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    Los clientes exigen un mantenimiento y un tamaño de equipo reducidos, y un rendimiento y una configuración de la máquina más rápidos. Para cumplir con estos requisitos, los fabricantes de equipos están eligiendo el movimiento servocontrolado en lugar de los componentes mecánicos.

    El control de movimiento define las capacidades y limitaciones de una máquina. Por lo tanto, para maximizar su rendimiento y flexibilidad, y para reducir el mantenimiento, a menudo debe actualizar la forma en que se controla el movimiento dentro de esa máquina. La mayoría de las razones para pasar de los diseños y dispositivos de control tradicionales al control de servo son para obtener uno o más de estos beneficios:

    • Incrementar el rendimiento. Los servomotores producen altas tasas y velocidades de aceleración.
    • Incrementar la precisión. Los servos pueden ofrecer la alta precisión necesaria para procesar una pieza de rápido movimiento.
    • Incrementar la flexibilidad. Los servos ofrecen versiones electrónicas de componentes tradicionalmente mecánicos. Por ejemplo, los perfiles de levas electrónicas se pueden cambiar casi instantáneamente. Los perfiles de movimiento programables se pueden ajustar a diferentes tamaños y configuraciones de productos. Las relaciones de "engranajes" electrónicos pueden cambiar para adaptarse a diferentes velocidades de la máquina. También con engranajes electrónicos, los motores se pueden colocar en cualquier lugar que sea conveniente para la aplicación, ya que eliminan la necesidad de ejes, engranajes y correas largos.

    Además, un "eje de línea" eléctrico puede conectarse a un número casi ilimitado de ejes. Para máquinas con múltiples configuraciones, esto significa que los ejes de movimiento adicionales no requieren enlaces mecánicos adicionales.

    Los servos también agregan flexibilidad debido a la mayor información disponible. Por ejemplo, muchos servocontroladores almacenan un historial de fallas y condiciones de error que ayudan a solucionar problemas. La mayoría de los servosistemas también pueden mostrar diagramas de estilo osciloscopio para el análisis del rendimiento. • Reducir el mantenimiento. Los servos ayudan a reducir la cantidad de piezas mecánicas en una máquina. Los engranajes electrónicos reemplazan las correas. Las levas electrónicas no se ven afectadas por el desgaste. Los interruptores de límite electrónicos no necesitan reajustes o reemplazos ocasionales.

    Los servos requieren cierta cantidad de estudio y experiencia. Si es nuevo en el control de servo, espere pasar algún tiempo seleccionando y aplicando su primer sistema. (Una nota sobre terminología de servo: la palabra controlador tiene varios usos. El sistema o  movimiento normalmente ejecuta el programa que controla el movimiento; el  motor controla un  motor . Para reducir la confusión, nos referiremos a los controladores de motor como variadores).

    Dimensionamiento y selección de aplicaciones

    Seleccionar y dimensionar servocomponentes puede parecer complejo debido a la cantidad de componentes: motores, variadores, controlador y la posibilidad de una PC industrial o un PLC. Si su experiencia es mecánica, esto puede resultar intimidante. Afortunadamente, las empresas (proveedores de componentes e integradores de sistemas de control) empaquetan estos componentes y ofrecen asistencia para la aplicación. Ya sea que lo haga usted mismo o compre un paquete, el proceso básico es:

    Primero, seleccione el motor . Inicie la selección del motor eligiendo la forma del motor. Los motores con relaciones de aspecto grandes (largos con un diámetro pequeño) son los más comunes. Pueden ser cuadradas o redondas y ofrecen un excelente valor y rendimiento. Los motores de disco (cortos y de gran diámetro) encajan en lugares estrechos y proporcionan una alta aceleración debido a sus rotores de baja inercia. Ambos motores están disponibles en versiones selladas y no selladas.

    Motores sin marco o integrales, separan el rotor y el estator para su integración en la máquina. Estos motores permiten un diseño compacto y mejoran la operación de transmisión directa al aumentar la precisión y reducir la vibración.

    Los motores lineales, que reemplazan un motor giratorio estándar y los mecanismos de accionamiento asociados, crean un movimiento lineal directamente. Pueden aumentar simultáneamente el rendimiento y la precisión varias veces.

    Dimensionamiento del motor . El tamaño del motor se basa principalmente en el par: pico y continuo. Dimensionar los motores puede ser un desafío y es posible que los errores no se encuentren hasta el final del ciclo de desarrollo. Como el tamaño del motor puede ser difícil de aumentar en ese punto, es aconsejable incluir el margen en sus cálculos. Si es nuevo en el proceso, probablemente debería confiar en los ingenieros de aplicaciones de las empresas de motores.

    Seleccione los comentarios . Los dispositivos de retroalimentación más comunes son codificadores y resolutores. Los codificadores son dispositivos ópticos que producen un tren de pulsos. El recuento de pulsos es proporcional al recorrido angular. Ofrecen alta precisión, especialmente a altas resoluciones. Los resolutores son dispositivos electromecánicos que detectan la posición absoluta dentro de una revolución del motor y son conocidos por su robustez. Elija el que mejor se adapte a su aplicación.

    Después de seleccionar los tipos de sensor de retroalimentación, debe seleccionar su resolución. Generalmente, un codificador de 1000 líneas o, lo que es lo mismo, un resolver de 12 bits, proporcionará suficiente resolución. Ambos producen alrededor de 4.000 posiciones diferentes por revolución, lo que equivale a una resolución de aproximadamente 0,1 grados. Sin embargo, si su aplicación necesita una resolución más alta, debe seleccionar el sensor de manera apropiada. Una advertencia: diferencia entre resolución y precisión. Muchos servos ofrecen una resolución seleccionable para la retroalimentación del resolutor; sin embargo, es posible que la precisión (generalmente entre 10 y 40 minutos de arco) no se vea afectada.

    Seleccione la unidad . Considere si desea que la fuente de alimentación sea modular (separada) o integrada en una unidad. Con tres o más unidades de la misma familia en las proximidades, las fuentes de alimentación modulares funcionan bien. Con un eje, las fuentes de alimentación integradas suelen encajar mejor. Con dos ejes, ambas soluciones son aproximadamente iguales.

    Si planea encerrar la unidad, tenga en cuenta que los tamaños de las unidades varían considerablemente y pueden afectar el tamaño general del equipo. Dependiendo del tamaño del gabinete, es posible que también deba investigar varias opciones de enfriamiento.

    Conmutación sinusoidal frente a seis pasos

    La forma de onda de potencia desde el variador hasta el motor tiende a venir de dos formas para los servomotores sin escobillas: de seis pasos y de onda sinusoidal. En onda sinusoidal, la forma de onda de corriente producida por el variador produce una corriente que se aproxima a una onda sinusoidal. Esto produce un par más suave y menos calentamiento. El método de seis pasos produce una onda cuadrada de seis segmentos utilizando componentes electrónicos simples. Aunque tiene un costo más bajo, el de seis pasos tiene un funcionamiento rudo a bajas velocidades.

    Flexibilidad de afinación . El ajuste, el proceso de selección de ganancias en bucles de retroalimentación, es necesario para un alto rendimiento y para mantener un funcionamiento estable. En el pasado, la afinación era más un arte que una ciencia. Ahora, los servoaccionamientos modernos proporcionan una gran cantidad de herramientas para ayudar a los diseñadores de máquinas. El autoajuste (o autoajuste), el proceso en el que el variador excita el sistema mecánico y genera un conjunto de ganancias de bucle, es casi un estándar. La mayoría de las unidades están configuradas con ganancias digitales, por lo que no necesitará un soldador o un recortador de ollas (destornillador pequeño). Es posible que necesite los métodos más complejos solo ocasionalmente, pero tenerlos disponibles brinda más opciones.

    Las unidades analógicas pueden ser menos costosas, pero es posible que deba ajustar los lazos ajustando potenciómetros o cambiando componentes pasivos. Cualquiera que sea su elección, el ajuste es parte de la curva de aprendizaje y requiere algo de estudio y experimentación.

    Impulsa la comunicación . Muchos variadores utilizan una señal analógica para enviar los comandos de velocidad y par. Sin embargo, la comunicación digital está ganando popularidad porque reduce el cableado de comunicación y aumenta la flexibilidad del sistema. Muchos variadores son compatibles con redes como DeviceNet, Profibus y una nueva red especialmente para control de movimiento llamada Sercos.

    Voltaje . Tenga en cuenta que la energía de 110 VCA puede ser difícil de conseguir en la fábrica. En Europa, 460 Vac es popular; El uso de variadores de 230 Vca puede requerir un transformador en las máquinas para su uso en el extranjero. Desafortunadamente, los variadores de 460 Vca pueden ser costosos. Un compromiso es la fuente de alimentación universal que utiliza semiconductores de potencia para convertir los niveles de voltaje. Para sistemas con fuentes de alimentación modulares, una fuente de alimentación universal puede utilizar cualquier voltaje de 230 a 480 Vac para alimentar varios ejes de 230 Vac.

    Un último punto a considerar, al usar solo un pequeño número de familias de variadores en una máquina, simplifica la lista de repuestos.

    Seleccione el controlador

    Al seleccionar el controlador, elija eje único o eje múltiple. Los controladores de un solo eje combinan un controlador de movimiento, un variador y, a menudo, una fuente de alimentación integrada en un solo paquete. En sistemas de uno o dos ejes, estos controladores pueden reducir el costo, el tamaño, el cableado y la complejidad del sistema.

    Los controladores de varios ejes suelen encajar mejor en sistemas más complicados. Primero, generalmente reducen el costo, especialmente a medida que aumenta el número de ejes. En segundo lugar, reducen la complejidad del sistema porque un programa puede controlar todo el movimiento. Estos controladores de movimiento también brindan una mayor flexibilidad en la sincronización, ya que generalmente permiten que cualquier eje se vincule a cualquier otro eje, y le permiten modificar ese vínculo durante la ejecución del programa.

    Después de la selección de su controlador, deberá elegir una configuración de "caja" o "placa". Una configuración de caja es un controlador cerrado capaz de funcionar de forma autónoma. Los controladores de placa se conectan a las computadoras industriales. Si ya tiene una computadora industrial en la máquina, una placa compatible puede reducir el costo y mejorar la integración del control y la máquina. Si no planea usar una computadora industrial, el controlador basado en caja suele ser más fácil de agregar.

    Evaluar el conjunto de características

    Finalmente, evalúe las características del controlador. Considere las funciones discutidas hasta ahora: engranajes, levas, registro de alta velocidad e interruptores de límite programables. La mayoría de los controladores ofrecen estas características de alguna forma, pero los detalles deben compararse con las necesidades de su aplicación. ¿Necesita cambiar las relaciones de transmisión durante el funcionamiento? ¿Necesita modificar los perfiles de la cámara sobre la marcha? ¿Qué precisión de registro necesita? ¿Necesita un cambio de velocidad o posición objetivo durante la operación? ¿El controlador admite suficientes ejes para esta aplicación? ¿Se ajustará a futuras versiones de su máquina?

    Lidiar con el costo

    El costo de los servocomponentes es a menudo más alto que el de los componentes mecánicos que reemplazan. Sin embargo, algunos factores importantes mitigan este mayor costo. Por ejemplo, la eliminación de dispositivos mecánicos complejos puede reducir el costo total y el tamaño de la máquina, lo que puede aumentar el valor del sistema. El servocontrolador reemplaza a menudo a un PLC; en este caso, se puede compensar el costo total de conversión a servos. La flexibilidad adicional puede reducir la cantidad de modelos de máquinas o procesos necesarios para producir una línea de máquinas, reduciendo así los costos de fabricación.

    Consideraciones Generales

    Más allá de las funciones de movimiento, hay otras preguntas que hacer. ¿El lenguaje es capaz de respaldar sus procesos? ¿Es tan complejo que tendrá que dedicar demasiado tiempo a aprenderlo? ¿El producto es compatible con la multitarea? Una técnica que le permite escribir diferentes programas para diferentes procesos, la multitarea simplifica la programación de máquinas complejas.

    Todas estas preguntas pueden ser difíciles de responder, especialmente si es nuevo en el control de movimiento electrónico. La mayoría de las empresas que ofrecen controladores los respaldan bien. Durante su proceso de selección, haga muchas preguntas. No solo te ayuda a evaluar el producto, también te ayuda a evaluar el soporte. Finalmente, considere el futuro de la actividad de desarrollo en su empresa. Elija proveedores que puedan proporcionar productos y soporte ahora y en los próximos años.


    Hora de publicación: Ago-16-2021
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