Como profesional de la industria de la automatización, he presenciado de primera mano las numerosas ventajas de los servomotores. Estos dispositivos de precisión ofrecen mayor control y eficiencia, lo que los hace indispensables en diversas aplicaciones, ya sea para robótica, CNC En máquinas o sistemas de transporte, las ventajas de usar servomotores son significativas. Desde tiempos de respuesta mejorados hasta una mayor eficiencia energética, los servomotores elevan el rendimiento y la productividad. En este artículo, analizaré en profundidad las ventajas clave de los servomotores y cómo pueden transformar sus operaciones.

Servomotor Se refiere al motor que controla el funcionamiento de los elementos mecánicos del servosistema y es un dispositivo de cambio de velocidad indirecto que complementa al motor. El servomotor tiene algunas ventajas: puede controlar la velocidad, la precisión de posición es muy precisa y la señal de voltaje se puede convertir en par y velocidad para accionar el objeto de control. La velocidad del rotor del servomotor se controla mediante la señal de entrada y puede responder rápidamente. Se utiliza como elemento ejecutivo en el sistema de control automático y se caracteriza por una constante de tiempo electromecánica pequeña y una alta linealidad. La señal eléctrica recibida se puede convertir en desplazamiento angular o velocidad angular de salida en el eje del motor. Se divide en dos categorías: servomotores de CC y de CA. Su característica principal es que cuando el voltaje de la señal es cero, no hay fenómeno de rotación y la velocidad disminuye uniformemente con el aumento del par. 

Principio de funcionamiento del servomotor

El sistema servo es un sistema de control automático que permite que las cantidades controladas de salida, como la posición, la orientación y el estado de un objeto, sigan cualquier cambio en el objetivo de entrada (o valor dado). El servo se basa principalmente en pulsos para el posicionamiento. Básicamente, se puede entender que cuando el servomotor recibe un pulso, rotará el ángulo correspondiente al pulso para lograr el desplazamiento. Debido a que el servomotor en sí tiene la función de enviar pulsos, por lo que el servomotor al rotar un ángulo, se enviará un número correspondiente de pulsos. De esta manera, hará eco con los pulsos recibidos por el servomotor, o un bucle cerrado. De esta manera, el sistema sabrá cuántos pulsos se envían al servomotor y cuántos pulsos se reciben de vuelta al mismo tiempo. , De esta manera, la rotación del motor se puede controlar con precisión, para lograr un posicionamiento preciso, que puede alcanzar los 0,001 mm. Los servomotores de CC se dividen en motores con escobillas y sin escobillas. Los motores con escobillas son económicos, de estructura simple, con un alto par de arranque, un amplio rango de regulación de velocidad, fáciles de controlar y requieren mantenimiento, aunque complejo (reemplazo de escobillas de carbón), interferencias electromagnéticas y requisitos ambientales. Por lo tanto, se pueden utilizar en aplicaciones industriales y civiles comunes donde el costo es un factor importante.

El motor sin escobillas es compacto, ligero, de gran potencia, de respuesta rápida, de alta velocidad, de baja inercia, de rotación suave y de par estable. Su control es complejo y su inteligencia es fácil de implementar. Su método de conmutación electrónica es flexible y puede ser de onda cuadrada o sinusoidal. El motor no requiere mantenimiento, presenta alta eficiencia, baja temperatura de funcionamiento, baja radiación electromagnética, larga vida útil y se puede utilizar en diversos entornos.

Los servomotores de CA también son motores sin escobillas, que se dividen en síncronos y asíncronos. Actualmente, los motores síncronos se utilizan generalmente en el control de movimiento. Su rango de potencia es amplio y pueden alcanzar una gran potencia. Presentan una gran inercia, una velocidad de rotación máxima baja y una rápida disminución al aumentar la potencia. Por lo tanto, son adecuados para aplicaciones que funcionan con suavidad a bajas velocidades.

El rotor del servomotor es un imán permanente. La corriente trifásica U/V/W controlada por el controlador forma un campo electromagnético. El rotor gira bajo la acción de este campo magnético. Simultáneamente, el codificador del motor envía la señal al controlador. Los valores se comparan para ajustar el ángulo de giro del rotor. La precisión del servomotor depende de la precisión (número de líneas) del codificador.

La diferencia funcional entre un servomotor de CA y un servomotor de CC sin escobillas es que el servomotor de CA es mejor porque controla la onda sinusoidal y la ondulación del par es pequeña. Un servomotor de CC es una onda trapezoidal. Sin embargo, el servomotor de CC es relativamente simple y económico. 

Rango de aplicación del servomotor

Los servomotores de CC se pueden utilizar en máquinas de chispa, manipuladores, máquinas de precisión, etc. Pueden equiparse simultáneamente con un codificador estándar y un tacómetro con una alta tasa de análisis de 2500 P/R, y con una caja de engranajes, lo que garantiza una precisión fiable y un alto par. Su buena regulación de velocidad, peso y volumen unitarios hacen que la potencia de salida sea la más alta, superior a la de un motor de CA y mucho mayor que la de un motor paso a paso. La fluctuación del par en la estructura multietapa es mínima. 

Existen numerosas áreas de aplicación para los servomotores. Siempre que exista una fuente de alimentación y se requiera precisión, generalmente se pueden utilizar. Por ejemplo, en máquinas herramienta, equipos de impresión, equipos de embalaje, equipos textiles, equipos de procesamiento láser, robots, líneas de producción automatizadas y otros equipos con requisitos relativamente altos de precisión, eficiencia y fiabilidad del proceso. 

Características del servomotor

¿Cuáles son las ventajas de los servomotores en comparación con otros motores (como los motores paso a paso)?

1. Precisión: realiza el control de circuito cerrado de posición, velocidad y torque; supera el problema del motor paso a paso fuera de paso;

2. Velocidad: el rendimiento de alta velocidad es bueno, generalmente la velocidad nominal puede alcanzar 2000 ~ 3000 rpm;

3. Adaptabilidad: fuerte capacidad anti-sobrecarga, capaz de soportar una carga tres veces el par nominal, especialmente adecuado para ocasiones con fluctuaciones de carga instantáneas y requisitos de arranque rápido;

4. Estabilidad: El funcionamiento a baja velocidad es estable y no se produce el fenómeno de paso a paso similar al de los motores paso a paso. Ideal para situaciones con requisitos de respuesta a alta velocidad.

5. Puntualidad: El tiempo de respuesta dinámica de la aceleración y desaceleración del motor es corto, generalmente dentro de decenas de milisegundos;

6. Comodidad: el calor y el ruido se reducen significativamente.

En pocas palabras: el motor común que vemos gira un rato debido a su propia inercia tras apagarse y luego se detiene. Pero el servomotor y el motor paso a paso se detienen cuando se les indica que paren y se ponen en marcha cuando se les indica, y la respuesta es extremadamente rápida.

Notas

1. Protección del aceite y del agua del servomotor

Los servomotores pueden utilizarse en entornos expuestos a gotas de agua o aceite, pero no son totalmente impermeables ni a prueba de aceite. Por lo tanto, no deben colocarse ni utilizarse en entornos con agua o aceite. Si el servomotor está conectado a un reductor, se debe instalar un sello de aceite al utilizarlo para evitar que el aceite del reductor entre en el servomotor. El cable del servomotor no debe sumergirse en aceite ni agua. 

2. El cable del servomotor se utiliza para reducir la tensión.

Asegúrese de que el cable no esté sometido a momentos ni cargas verticales debido a fuerzas de flexión externas o a su propio peso, especialmente en las salidas o conexiones del cable. En caso de un servomotor en movimiento, el cable (es decir, el configurado con el motor) debe estar firmemente fijado a una pieza fija (con respecto al motor). Debe extenderse con un cable adicional instalado en el soporte del cable para minimizar la tensión de flexión. El radio del codo del cable debe ser lo más amplio posible. 

3. Carga del extremo del eje permitida por el servomotor

Asegúrese de que las cargas radiales y axiales aplicadas al eje del servomotor durante la instalación y el funcionamiento se encuentren dentro de los valores especificados para cada modelo. Se debe tener especial cuidado al instalar un acoplamiento rígido, especialmente porque las cargas de flexión excesivas pueden causar daños o desgaste en los extremos del eje y los rodamientos. Es recomendable utilizar un acoplamiento flexible para que la carga radial sea inferior al valor admisible, diseñado para servomotores con alta resistencia mecánica. 

4. Atención a la instalación del servomotor

Al instalar o retirar componentes de acoplamiento del extremo del eje del servomotor, no golpee el extremo directamente con un martillo. (El martillo golpea directamente el extremo del eje y el codificador del otro extremo debe extraerse). Procure alinear los extremos del eje de forma óptima (de lo contrario, podrían producirse vibraciones o daños en los rodamientos). 

Servomotores en prensas plegadoras

Ya sea un eje de torsión prensa plegadora En el caso de una prensa plegadora electrohidráulica, el motor suele ser un motor de CA convencional. Si el cliente tiene altos requisitos de frecuencia y precisión en la máquina, y al mismo tiempo desea ahorrar energía, proteger el medio ambiente y reducir el ruido, recomendamos encarecidamente la instalación de servomotores. A continuación, presentaré información específica sobre los servomotores.

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