Servoaccionamiento: un servomotor es un motor eléctrico que funciona según el principio de retroalimentación. Desde el rotor del motor, la rotación se transmite a través de la caja de cambios al mecanismo de control; la retroalimentación la proporciona la unidad de control, que está conectada a un sensor que controla el ángulo de rotación.
Los servomotores se utilizan en automóviles para proporcionar movimiento lineal y angular de elementos cuya posición precisa está sujeta a altas exigencias. El principio de funcionamiento de un servoaccionamiento se basa en ajustar el funcionamiento de un motor eléctrico para ejecutar una señal de control.
Si la señal de control especifica el ángulo en el que gira el eje de salida del motor, se convierte en un voltaje aplicado. Para la retroalimentación se utiliza un sensor que mide una de las características de salida del motor. Las lecturas recopiladas por el sensor son procesadas por la unidad de control y luego se ajusta el funcionamiento del servomotor.
El diseño del servoaccionamiento consta de una unidad electromecánica, cuyos elementos están ubicados dentro de una carcasa. El servoaccionamiento incluye una caja de cambios, un motor eléctrico, una unidad de control y un sensor.
Las principales características del servoaccionamiento son la tensión de alimentación operativa, el par, la velocidad de rotación, los materiales y el diseño utilizados en un modelo en particular.
Los servos modernos utilizan dos tipos de motores eléctricos: un rotor hueco y un núcleo. Los motores centrales tienen un rotor con un devanado y imanes de CC colocados a su alrededor. Una característica de estos motores eléctricos es la aparición de vibraciones cuando gira el péndulo, lo que conduce a una disminución en la precisión de los movimientos angulares.
Los motores con rotor hueco no tienen esta desventaja, pero son más caros debido a la compleja tecnología de producción.
Se necesitan cajas de cambios servoaccionadas para reducir la velocidad de rotación y aumentar el par del eje de salida. Muchas servocajas de cambios incluyen engranajes rectos, engranajes hechos de materiales poliméricos y metal. Las cajas de cambios de metal se caracterizan por su alto costo, pero al mismo tiempo se distinguen por su resistencia y durabilidad.
Dependiendo de la precisión de operación requerida, los servos pueden usar casquillos de plástico o rodamientos de bolas para alinear el eje de salida en relación con la carcasa.
El servoaccionamiento también se diferencia en el tipo de unidad de control utilizada, que es analógica o digital. Los bloques digitales proporcionan un posicionamiento más preciso del elemento principal del servoaccionamiento y una mayor velocidad de respuesta.
El servoaccionamiento es el tipo de motor más avanzado y moderno. Está diseñado para su uso en aplicaciones de control de movimiento que requieren una alta precisión de posicionamiento. Saber cómo funciona un servoaccionamiento nos ayuda a comprender su creciente demanda en la automatización de procesos industriales y la tecnología de consumo.
El nombre Le-Servomoteur fue utilizado por primera vez por Joseph Farcot en 1868 para describir las máquinas hidráulicas y de vapor utilizadas en la construcción naval. El significado real de la palabra se ha perdido con el tiempo, pero se puede suponer que era un juego de palabras con el francés cerveau (cerebro) y el latín servus (servir). En un sentido amplio, este término se introdujo no para enfatizar la utilidad o complejidad de los motores, sino para centrarse en su capacidad para cumplir con las órdenes del complejo de control de propulsión. Es decir, el variador recibe retroalimentación del resto del sistema y responde a sus señales.
En 1898, Tesla experimentó con el control inalámbrico de modelos de barcos equipados con servomotores de contactor, y en 1911 Hobart ya había añadido el término "servomotor" a su diccionario. En 1915, esta palabra estaba firmemente establecida entre los ingenieros eléctricos de habla inglesa, a pesar de su origen francés. . El mayor desarrollo de la tecnología antes de la Segunda Guerra Mundial se produjo con mayor rapidez:
Los motores paso a paso se utilizaron durante y después de la Segunda Guerra Mundial en cantidades limitadas. Pasaron por varias mejoras en la década de 1960 y han sido omnipresentes durante más de dos décadas como componentes indispensables en controles sin conductor, indicadores de estaciones de pesaje y nivelación de vagones, altímetros diferenciales digitales y periféricos de computadora.
Los primeros motores sin escobillas se desarrollaron a mediados de los años 50. La eliminación de los cepillos mecánicos les permitió funcionar durante un tiempo sorprendentemente largo con una alta fiabilidad. Los motores paso a paso tienen un fuerte competidor. Los motores sin escobillas han demostrado ser indispensables en la exploración espacial, lo que determinó su rápido desarrollo.
La llegada de métodos asequibles para producir imanes de cobalto de tierras raras en la década de 1960 proporcionó una base importante para el avance tecnológico de los motores de corriente continua. Ellos, equipados con accionamientos con retroalimentación controlada, constituyen la mayoría de los servomotores producidos en el mundo. Los microprocesadores irrumpieron en el mercado de la automatización a principios de los años 1970 y fueron capaces de proporcionar un control casi perfecto sobre el movimiento de los mecanismos.
Un servoaccionamiento es un dispositivo diseñado para realizar una acción mecánica con alta precisión bajo un autocontrol continuo de la posición del objetivo y los parámetros de movimiento. La presencia de un sistema de retroalimentación con un dispositivo sensible para corregir las desviaciones de los parámetros especificados lo distingue de otros tipos de variadores. En un sentido más amplio, este término se refiere a los motores eléctricos modernos equipados con servos. De forma simplificada, el dispositivo de servoaccionamiento se puede describir como un sistema cerrado de cuatro elementos:
El principio de funcionamiento de un servomotor se ve así: se envía un comando a la entrada del dispositivo para asignar un nuevo estado (coordenadas, velocidad, etc.), el dispositivo determina el valor actual, lo compara con el recibido y produce una acción de control sobre el motor para reducir su diferencia.
Gracias a su capacidad para mantener y controlar parámetros establecidos, los servomecanismos se consideran los accionamientos más avanzados. Los dispositivos modernos han cambiado mucho respecto a las primeras generaciones. Ahora se trata de dispositivos inteligentes fabricados con los últimos avances en la producción de imanes y tecnología de procesadores. En el siglo XXI, el progreso ha permitido reducir varias veces el coste de dispositivos simples sin perder sus cualidades y crear accionamientos técnicamente complejos de velocidad variable y alta precisión para industrias tan exigentes como la construcción de máquinas herramienta.
En la industria moderna se utilizan dos tipos de servomotores: lineales y rotativos. Los lineales te permiten lograr:
Tienen ventajas innegables, pero aún así los servos rotativos son populares. Esto se debe principalmente a que los lineales tienden a sobrecalentarse. El calor provoca una expansión no deseada, lo que genera tensión en los rodamientos, lubricantes y sensores. Con el tiempo, esto afecta negativamente a la vida útil de los componentes.
Los motores rotativos se dividen, a su vez, en servos posicionales y de rotación continua. Los dispositivos de rotación posicional son el tipo más común. El eje de salida opera sólo en un sector del círculo, limitado por topes físicos para evitar la rotación más allá de los límites de diseño.
Los motores de rotación continua son muy similares a los motores posicionales con la diferencia de que tienen la capacidad de girar en cualquier dirección a diferentes velocidades dependiendo de la señal de entrada.
Las ventajas de los servomotores rotativos, desde el punto de vista del control, son las siguientes:
Tanto el primero como el segundo tienen demanda para aplicaciones que van desde juguetes para niños hasta robótica espacial.
Los servoaccionamientos, por supuesto, siguen mejorando. Surgieron y evolucionaron como resultado de la tendencia hacia la descentralización de los sistemas automatizados. Los procesadores más baratos aceleran este proceso. El número de funciones que realizan los servoaccionamientos modernos está creciendo y, aparentemente, seguirá creciendo. Los últimos dispositivos ya están equipados con la capacidad de autocalibrarse y optimizar los parámetros de control y pueden fabricarse con controladores de procesos para instalaciones remotas.
Es muy posible que los servoaccionamientos del futuro resuelvan muchos problemas relacionados en máquinas y mecanismos, ayudando a evitar la instalación de equipos adicionales.
Los equipos modernos de alta tecnología implican el uso de elementos de diseño que permiten movimientos dinámicos constantes con control constante del ángulo de rotación del eje, así como la capacidad de controlar velocidades en dispositivos electromecánicos. Todos los problemas de este tipo se pueden solucionar con servomotores. Son un sistema de accionamiento eléctrico que permite un control eficiente de la velocidad dentro del rango requerido. El uso de este tipo de dispositivo permite implementar la repetibilidad periódica de procesos con alta frecuencia. Los servomotores son una opción innovadora para los accionamientos eléctricos, por lo que se utilizan ampliamente en la ingeniería mecánica y otras industrias. Estos dispositivos combinan una alta eficiencia operativa y bajos niveles de ruido.
El diseño del servomotor requiere de los siguientes elementos:
La principal diferencia de diseño entre los dispositivos considerados y los motores de CC y CA convencionales, equipados con o sin escobillas, es la capacidad de controlarlos cambiando la velocidad, el par y la posición del rotor.
Conceptualmente, todos los servomotores pueden clasificarse como actuadores de alta potencia para sistemas, máquinas y dispositivos de posicionamiento de precisión. La tarea principal del servomotor es posicionar el actuador exactamente en el punto deseado del espacio.
El aspecto principal del funcionamiento de los servomotores son las condiciones de su funcionamiento dentro del sistema. códigos g, es decir, comandos de control contenidos en un programa especial. Si consideramos este tema usando un ejemplo. CNC, luego los servomotores funcionan en interacción con convertidores que cambian el valor de voltaje en la armadura o en el devanado excitador del motor, en función del nivel de voltaje de entrada. Normalmente, todo el sistema se controla mediante un bastidor CNC. Cuando se recibe un comando del bastidor para viajar una cierta distancia a lo largo del eje de coordenadas X, se crea un voltaje de cierta magnitud en la subunidad convertidora de digital a analógico del bastidor, que se transmite para alimentar el variador del especificado coordinar. En el servomotor comienza la rotación del husillo, al que están conectados el codificador y el cuerpo ejecutivo de la máquina. En el primero se generan impulsos que son contabilizados por la grada. El programa prevé que un cierto número de señales del codificador correspondan a una determinada distancia de paso del actuador. Cuando se recibe la cantidad requerida de pulsos, el convertidor analógico produce un valor de voltaje de salida cero y el servomotor se detiene. En caso de desplazamiento bajo la influencia externa de los elementos de trabajo de la máquina, se genera un pulso en el codificador, calculado por el bastidor, se aplica un voltaje de desajuste al variador y el inducido del motor se gira hasta que se alcanza un valor de desajuste cero. obtenido. Como resultado, el elemento de trabajo de la máquina se mantiene con precisión en una posición determinada.
Al igual que otros dispositivos, los servomotores están disponibles en varios diseños. Este tipo de productos son:
Los dispositivos se pueden alimentar tanto con corriente continua como con corriente alterna. Los servomotores de CA son relativamente baratos. Los productos también están disponibles en el mercado en versiones asíncronas y síncronas. En la versión síncrona, durante el funcionamiento del producto, el movimiento del campo magnético coincide con la rotación del rotor, por lo que su dirección con respecto al estator coincide. Los dispositivos asíncronos se controlan cambiando los parámetros de la corriente de suministro (cambiando su frecuencia mediante un inversor). Los servomotores que funcionan con corriente continua están marcados con la abreviatura DC. Este tipo de producto se utiliza en la mayoría de los casos en equipos destinados al funcionamiento continuo, ya que se distinguen por una mayor estabilidad durante el funcionamiento.
Las características de funcionamiento de los motores síncronos y asíncronos son algo diferentes.
| Servomotores síncronos | Servomotores asíncronos |
| Tienen una alta dinámica de trabajo (la velocidad de transición de un estado estático a uno dinámico). | Tienen una dinámica de trabajo media y alta. |
| Durante los períodos de momentos elevados, las cargas inerciales están moderadamente bien reguladas. | En los pares máximos de cargas inerciales, están bien ajustados. |
| Capaz de soportar elevadas sobrecargas (hasta 6 Mn según el tipo de unidad). | La capacidad de sobrecarga se acerca al triple de su valor. |
| Tienen un límite alto de cargas térmicas permitidas cuando funcionan durante mucho tiempo en todo el rango de velocidades de rotación del eje. | Los motores son capaces de soportar cargas térmicas elevadas, cuyo nivel depende de la velocidad de rotación del eje. |
| El enfriamiento del producto se produce mediante tecnología de convección, así como mediante disipadores de calor especialmente diseñados o mediante radiación térmica. | El enfriamiento de las piezas del mecanismo se realiza mediante un impulsor colocado en el eje o por medios forzados. |
| Control de velocidad del eje de alta calidad. | La velocidad del eje se controla con un alto nivel de calidad. |
| Es posible el funcionamiento a largo plazo con par de arranque a bajas velocidades. | Las altas cargas térmicas hacen imposible el funcionamiento prolongado a bajas velocidades sin refrigeración forzada. |
| El convertidor (según las características) permite regular la velocidad de rotación en el rango de 1 a 5000 e incluso más. | La velocidad de rotación está controlada por un convertidor con gran eficiencia en el rango de 1 a 5000 y más. |
| A bajas velocidades, se observan pulsaciones de par. | Durante el funcionamiento, las pulsaciones de par están prácticamente ausentes. |
Debido a su alta dinámica, excelente precisión de posicionamiento y resistencia a sobrecargas de los servomotores, se utilizan en diversos campos de actividad. En su mayor parte, este tipo de productos se utilizan en la industria metalúrgica, en la fabricación de dispositivos de bobinado, extrusoras, mecanismos destinados al moldeo por inyección de productos plásticos, equipos de impresión y embalaje, en la industria alimentaria y en el proceso de producción de bebidas. . Los dispositivos también son parte integral de máquinas CNC, equipos de prensado y estampado, líneas de producción de automóviles, etc. dirección principal Las aplicaciones de los servomotores son accionamientos de avance y posicionamiento de máquinas herramienta. sistemas controlados por programas digitales.
Al conectar un servomotor, en primer lugar debes asegurarte de que los cables de alimentación estén conectados correctamente. Los servomotores tienen dos grupos de cables. Alimentación (fuente) y cables del codificador. Hay 3 cables de alimentación en el paquete; están conectados al controlador. Los cables del codificador están conectados al puerto COM del controlador. El tipo de alimento y su cantidad depende del tipo de producto.
La mayoría de los servos pequeños tienen 3 cables. 1 cable es común, 1 cable es positivo y 3 cables son señal del sensor de velocidad. Este circuito de suministro es común para servos de baja velocidad y baja potencia que tienen una caja de cambios en su diseño.
Se recomienda utilizar conductores trenzados blindados para transmitir señales de control. Para eliminar la posibilidad de interferencias de campos electromagnéticos, no es necesario colocar el cable de alimentación y los cables de control uno al lado del otro. Deben ubicarse a una distancia de al menos treinta centímetros.
Los servomotores son silenciosos y de funcionamiento suave. Se trata de productos fiables y que no presentan problemas, por lo que se utilizan ampliamente en la creación de actuadores críticos. También se puede garantizar una alta velocidad y precisión de movimiento a bajas velocidades. El usuario puede seleccionar dicho motor en función de las próximas tareas a resolver. Las desventajas incluyen el alto costo del módulo, así como la complejidad de su configuración. La producción de servomotores requiere equipos industriales de alta tecnología.
Por lo tanto, los consumidores pueden comprar los servomotores que mejor se adapten a las condiciones de la próxima operación, creando un actuador altamente confiable y funcional.
Los servomotores tienen las siguientes características:
Alta dinámica,
Alta precisión de posicionamiento,
Alta capacidad de sobrecarga en un amplio rango de velocidades.
Además, los servomotores tienen las siguientes características:
Alta precisión para mantener la velocidad de rotación especificada;
Amplia gama de control de velocidad;
Corto tiempo de aceleración;
Tiempo de control de par corto;
Gran par de arranque;
Bajo momento de inercia;
Peso ligero;
Diseño compacto.
Arroz. 1 Ejemplo de servomotores
Los principales elementos de diseño del servomotor son:
Elementos de conexión en forma de conectores enchufables o cajas de bornes;
Sensor de retroalimentación.
1. Descripción general de los servomotores modernos
La familia de servomotores se puede dividir en los siguientes grupos:
Arroz. 2 Descripción general de los servomotores
Las características distintivas más importantes se deben a los siguientes factores:
Diseño de motores (estator, rotor);
Sistemas regulatorios requeridos;
Sistema de retroalimentación (sensores).
Hasta hace poco se utilizaban como servoaccionamientos motores de corriente continua sin escobillas con excitación por imán permanente. El control lo proporcionaban convertidores-reguladores de tiristores o transistores.
Gracias a los avances tecnológicos en semiconductores de potencia y microcontroladores, el uso de servomotores síncronos creció significativamente en los años noventa.
Hoy en día, los servomotores síncronos de CA excitados por imanes permanentes ocupan un segmento de mercado más grande que los servomotores asíncronos. Esto se debe a las características de los motores.
En este artículo, se utilizan los siguientes términos para referirse a los motores:
Servomotor síncrono- servomotor AC síncrono con excitación de imán permanente.
Servomotor asíncrono- motor asíncrono con sensor de realimentación, especialmente diseñado para funcionar desde un convertidor de frecuencia.
Motor lineal sincrónico- Servomotor lineal síncrono de CA con excitación de imán permanente.
2. Características de los servomotores síncronos y asíncronos.
| Características de los servomotores síncronos. | Características de los servomotores asíncronos |
| Alta dinámica. | Dinámica media...alta. |
| Características de control moderadamente buenas en momentos de inercia de carga elevados. | Buenas características de control en momentos de inercia de carga elevados. |
| Alta capacidad de sobrecarga hasta 6 MN (par nominal, depende del tipo de motor). | Alta capacidad de sobrecarga (casi 3 veces). |
| Alta carga térmica permitida en funcionamiento continuo en todo el rango de velocidades. | Alta carga térmica permitida en funcionamiento continuo dependiendo de la velocidad de rotación. |
| Enfriamiento por convección, disipación de calor y radiación térmica. | Refrigeración por impulsor sobre el eje o forzada. |
| Control de velocidad de alta calidad. |
|
| Posibilidad de funcionamiento a largo plazo con par de arranque a bajas velocidades. | Debido a la elevada carga térmica, no es posible un funcionamiento prolongado en el rango de velocidad más bajo sin un ventilador de refrigeración forzada. |
| Amplio rango de control de velocidad de rotación, 1:5000 o más (dependiendo del convertidor). |
|
| Ondulación del par (Cogging) a baja velocidad. | Ausencia casi total de pulsación de par (Cogging). |
3. Diseño de servomotores síncronos.
Los principales elementos de diseño de un servomotor síncrono son:
Rotor con imanes permanentes;
Estator con devanado correspondiente;
Elementos de conexión en forma de conector enchufable o caja de bornes;
Sensor de retroalimentación.
Están disponibles los siguientes tipos de servomotores síncronos:
Versión con carcasa - motores de casco;
Versión sin carcasa - motores sin marco.
Gracias a la construcción sin carcasa, la función de carcasa del motor la desempeña una pila de placas de estator. Esto permite aprovechar al máximo todo el perfil de la pila de placas de acero.
Versión con carcasa: motor CMP;
Versión con carcasa: motor CM/DS;
Versión sin carcasa: motor CMD.
Diseño de motor 3.1 CMP
Los servomotores CMP se caracterizan por una dinámica muy alta, una baja inercia del rotor, un tamaño compacto y una alta densidad de potencia.
Los servomotores CMP son motores con estructura.
Arroz. 3. Diseño del servomotor síncrono CMP de SEW-EURODRIVE
1 - Arandela de compensación
2 - Rodamiento radial de bolas
4 - Rodamiento radial de bolas
5 - Conector de señal SM/SB
6 - Conector de alimentación SM/SB
7 - Tapa de la carcasa
8 - Junta
9 - solucionador
10 - Escudo de cojinete trasero
11 - Carcasa con estator
13 - Puño
Características y opciones del motor CMP
Capacidad de sobrecarga de hasta 4,5*Mn (par nominal).
Estator con devanado dentado.
Disposición variable de los conectores enchufables.
Diseño de motor 3,2 CM/DS
Los servomotores CM/DS se caracterizan por un amplio rango de par, buenas características de control en momentos de inercia de carga elevados, un potente freno de servicio y una variedad de opciones.
Los servomotores CM/DS son motores con carcasa.
Arroz. 4. Diseño del servomotor síncrono CM de SEW-EURODRIVE
2 - Escudo de cojinete con brida
4 - Carcasa con estator
5 - Escudo de cojinete trasero
7 - solucionador
8 - Alojamiento del conector enchufable
9 - Enchufe del cable de alimentación, ensamblado
10 - Conector del cable de señal, ensamblado
11 - Freno, ensamblado
Características y opciones del motor CM/DS
Capacidad de sobrecarga de hasta 4*Mn (par nominal).
Estator con bobinado de plantilla.
Posibilidad de montaje en reductores estándar y reductores para servoaccionamientos mediante adaptador.
Posibilidad de montaje directo en la caja de cambios.
Posibilidad de instalar un resolver o un codificador absoluto de alta resolución.
Conector enchufable o caja de terminales.
Ventilador de refrigeración forzada (opcional).
Freno de servicio (opcional).
Sensor TF o KTY para protección térmica del motor. 2.° eje en el lado del sensor (opcional).
Rodamientos reforzados (opcional).
3.3 Diseño del motor CMD
Los servomotores CMD son particularmente compactos, tienen una selección de velocidad óptima y una gama de opciones para instalaciones con accionamiento directo (sin engranajes).
Los servomotores CMD son motores sin carcasa.
Arroz. 5. Construcción del servomotor síncrono CMD de SEW-EURODRIVE
2 - Escudo de cojinete con brida
3 - Rodamiento radial de bolas
4 - Estator
5 - Escudo de cojinete trasero
6 - Rodamiento radial de bolas
7 - solucionador
8 - Conector del cable de señal
9 - Conector del cable de alimentación
Características y opciones del motor CMD
Casi 6 veces la capacidad de sobrecarga.
Estator con bobinado de plantilla.
Freno con bobina de 24 V (opcional).
Posibilidad de instalar un resolver o un codificador absoluto de alta resolución.
Sensor KTY para protección térmica del motor.
3.4 Diseño del rotor
El rotor de los servomotores síncronos está equipado con imanes permanentes.
Arroz. 6.
1 - Imanes pegados
Estos imanes suelen estar hechos de neodimio-hierro-boro, un material de tierras raras sinterizado. Las propiedades magnéticas de este material superan con creces las de los imanes de ferrita convencionales. Esto permite un diseño más compacto con la misma potencia de salida.
En los diseños de equipos modernos creados con alta tecnología, se desarrollan y mejoran constantemente diversos procesos automáticos. Entre ellos, se utiliza ampliamente un servoaccionamiento, instalado con el objetivo de realizar movimientos dinámicos constantes de elementos y piezas individuales. Estos dispositivos proporcionan un control constante sobre los ángulos de rotación del eje y establecen la velocidad deseada en dispositivos electromecánicos.
Una parte integral de estos sistemas son los servomotores, que permiten controlar las velocidades en el rango deseado dentro de un período de tiempo determinado. Por lo tanto, todos los procesos y movimientos se pueden repetir periódicamente y la frecuencia de estas repeticiones está integrada en el sistema de control.
Las partes principales que componen un servomotor típico son el rotor y el estator. Para la conmutación se utilizan componentes especiales en forma de enchufes y cajas de bornes. La gestión, control y corrección de procesos se realiza mediante una unidad de control independiente. Se utiliza un sistema separado para encender y apagar el servo. Todas las piezas están colocadas en una carcasa común.
Casi todos los servos tienen un sensor que opera y monitorea ciertos parámetros, como la posición, la fuerza o la velocidad de rotación. Con la ayuda de la unidad de control, se mantiene el modo automático de los parámetros necesarios durante el funcionamiento del dispositivo. La elección de uno u otro parámetro se produce dependiendo de las señales recibidas del sensor en intervalos específicos.
La diferencia entre un servo y un motor eléctrico convencional es la capacidad de mover el eje a una posición precisa, medida en grados. La posición ajustada, así como otros parámetros, son mantenidos por la unidad de control.
Su principio de funcionamiento consiste en convertir la energía eléctrica en energía mecánica mediante un motor eléctrico. Se utiliza una caja de cambios como accionamiento, lo que permite reducir la velocidad de rotación al valor requerido. Este dispositivo incluye ejes con engranajes que convierten y transmiten torque.
La rotación del eje de salida de la caja de cambios, conectado mediante engranajes al servoaccionamiento, se realiza arrancando y deteniendo el motor eléctrico. La propia caja de cambios es necesaria para regular la velocidad. El eje de salida se puede conectar a mecanismos o dispositivos que necesitan ser controlados. La posición del eje se controla mediante un sensor de retroalimentación, capaz de convertir el ángulo de rotación en señales eléctricas y en el que se basa el principio de funcionamiento de todo el dispositivo.
Este sensor también se conoce como codificador o potenciómetro. Al girar el control deslizante, su resistencia cambiará. Los cambios en la resistencia son directamente proporcionales al ángulo de rotación del codificador. Este principio de funcionamiento le permite instalar y fijar mecanismos en una posición determinada.
Además, cada servomotor cuenta con una placa electrónica que procesa señales externas provenientes del potenciómetro. A continuación, se realiza una comparación de parámetros, en función de cuyos resultados se arranca o se detiene el motor eléctrico. Por tanto, la retroalimentación negativa se mantiene utilizando la placa electrónica.
Puede conectar el servomotor mediante tres cables. Dos de ellos suministran energía al motor eléctrico y el tercero sirve para transmitir señales de control que impulsan el eje a una posición determinada.
Es posible evitar cargas dinámicas excesivas en el motor eléctrico mediante una aceleración suave o un frenado igualmente suave. Para ello se utilizan microcontroladores más complejos, que proporcionan un control y control de posición más precisos del elemento de trabajo. Un ejemplo es el disco duro de una computadora, en el que los cabezales se instalan en la posición deseada mediante una unidad de precisión.
La condición principal para que un servomotor funcione correctamente es que funcione en conjunto con el llamado sistema de código G. Estos códigos son un conjunto de comandos de control integrados en un programa especial.
Si tomamos el CNC como ejemplo: control numérico, entonces, en este caso, los servos interactuarán. De acuerdo con el nivel de voltaje de entrada, pueden cambiar el valor de voltaje en el devanado excitador o en la armadura del motor eléctrico.
El control directo del servomotor y de todo el sistema se realiza desde un solo lugar: la unidad de control. Cuando se recibe un comando desde aquí para recorrer una cierta distancia a lo largo del eje de coordenadas X, aparece un voltaje de un cierto valor en el convertidor digital a analógico, que se suministra como energía al variador de esta coordenada. En el servomotor comienza el movimiento de rotación del husillo, conectado al codificador y al actuador del mecanismo principal.
El codificador genera pulsos que son contados por la unidad que controla el servoaccionamiento. El programa contiene una correspondencia entre un cierto número de señales del codificador y una distancia establecida que debe recorrer el actuador. En el momento adecuado, el convertidor analógico, después de recibir el número establecido de pulsos, deja de producir voltaje de salida y, como resultado, el servomotor se detiene. De la misma forma, bajo la influencia de impulsos, se restablece la tensión y se reanuda el funcionamiento de todo el sistema.
Los servomotores están disponibles en una amplia gama de opciones, lo que permite su uso en muchas aplicaciones. Los diseños principales se dividen en colectores y están diseñados para funcionar con corriente continua y alterna.
Además, cada servomotor puede ser síncrono o asíncrono. Los dispositivos síncronos tienen la capacidad de establecer velocidades de rotación de alta precisión, así como ángulos de rotación y aceleración. Estas unidades alcanzan la velocidad nominal muy rápidamente. Los servoaccionamientos asíncronos se controlan cambiando los parámetros de la corriente de suministro cuando cambia su frecuencia mediante un inversor. Mantienen la velocidad establecida con alta precisión incluso a las velocidades más bajas.
Dependiendo del diagrama de circuito y del diseño, los servoaccionamientos pueden ser electromecánicos y electrohidromecánicos. La primera opción, que incluye caja de cambios y motor, se caracteriza por un bajo rendimiento. En el segundo caso, la acción se produce muy rápidamente debido al movimiento del pistón en el cilindro.
Cada servoaccionamiento se caracteriza por ciertos parámetros:
Gracias a sus dimensiones estandarizadas, estos dispositivos se pueden instalar de forma fácil y sencilla en cualquier estructura. Son confiables y sin problemas, cada uno de ellos funciona casi en silencio, lo cual es de gran importancia cuando se operan en áreas complejas y críticas. Incluso a bajas velocidades se pueden lograr movimientos precisos y suaves. Cada servodrive puede ser configurado por personal, dependiendo de la solución a determinados problemas.
Las desventajas incluyen ciertas dificultades de instalación y un costo relativamente alto.
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