{"id":26579,"date":"2022-04-24T09:00:51","date_gmt":"2022-04-24T14:00:51","guid":{"rendered":"https:\/\/ultatek.com\/?p=26579"},"modified":"2022-06-16T02:52:48","modified_gmt":"2022-06-16T07:52:48","slug":"factores-clave-antes-de-seleccionar-un-servomotor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ultatek.com\/en\/factores-clave-antes-de-seleccionar-un-servomotor\/","title":{"rendered":"Key factors to consider before selecting a servomotor"},"content":{"rendered":"Los servomotores son un tipo de motor el\u00e9ctrico (actuador giratorio) que permite un control preciso de la posici\u00f3n, la velocidad y la aceleraci\u00f3n. Se utilizan en una amplia gama de aplicaciones industriales, m\u00e1quinas y l\u00edneas de trabajo. Esta variedad hace que sea importante comprender c\u00f3mo seleccionar un servomotor<\/a> y comprender los factores a considerar al hacerlo.\n

Los tres factores principales a la hora de elegir un servomotor<\/h3>\nEl proceso de c\u00e1lculo y selecci\u00f3n de un servomotor para una aplicaci\u00f3n o sistema a menudo se denomina dimensionamiento. Esto se debe a que las formulaciones m\u00e1s cr\u00edticas, las relaciones entre la velocidad y el par, de la aplicaci\u00f3n determinan esencialmente qu\u00e9 tan grande debe ser el servomotor y su necesidad de fuerza relativa. Para calcularlos, se deben establecer factores de aplicaci\u00f3n como el peso de la carga \u00fatil, la distancia y la velocidad del ciclo, as\u00ed como el ciclo de trabajo.\nUna vez que se especifica la aplicaci\u00f3n, identificar el par m\u00e1ximo, el par continuo y la velocidad requerida del servomotor reducir\u00e1 dr\u00e1sticamente las opciones para elegir el servomotor adecuado. El par y la velocidad van de la mano al seleccionar un servomotor. Las curvas de par son una herramienta que se utiliza para representar esta relaci\u00f3n, mostrando cu\u00e1ndo el par relativo y la velocidad se pueden mantener simult\u00e1neamente, tanto de forma continua como intermitente.\nOtros dos t\u00e9rminos muy \u00fatiles que se debe conocer sobre el par en servomotores son la curva de par nominal y la velocidad nominal. El par nominal es el par m\u00e1ximo que un motor puede producir de forma continua, en la l\u00ednea que divide las zonas continua e intermitente, y la velocidad nominal es la velocidad m\u00e1xima a la que est\u00e1 disponible el par nominal.\n

Par continuo<\/h4>\nEl par continuo, tambi\u00e9n conocido como el torque (RMS), es un promedio ponderado en el tiempo del par durante un ciclo completo; esto necesita caer en la regi\u00f3n continua de la curva de par para poder mantener la velocidad requerida. Una de las herramientas m\u00e1s importantes para dimensionar un servomotor es la curva de par-velocidad del motor, que muestra las combinaciones de par y velocidad que el motor puede producir en dos zonas de funcionamiento: funcionamiento continuo y funcionamiento pico o intermitente.\nPara evitar la sobrecarga t\u00e9rmica del motor, y del variador, es importante asegurarse de que la aplicaci\u00f3n permanezca dentro de la zona de trabajo continuo de la curva de par-velocidad durante el funcionamiento normal y que caiga dentro de la zona de trabajo intermitente cuando se requiere un par m\u00e1ximo.\nLa zona de trabajo continuo representa las combinaciones de par y velocidad que el motor puede producir indefinidamente sin sobrecalentarse. Debido a que los perfiles de movimiento del servosistema son din\u00e1micos, lo que requiere un rango de velocidades y pares durante el movimiento, el par RMS de la aplicaci\u00f3n se usa para determinar si el motor permanece dentro de la zona de trabajo continuo de la curva de par-velocidad.\nEl par RMS, o ra\u00edz cuadrada media, es la cantidad de par que, si se aplicara constantemente, dar\u00eda como resultado la misma cantidad de calentamiento del motor que todos los diversos requisitos de par de la aplicaci\u00f3n durante su perfil de movimiento.\nEsto incluye el par de torsi\u00f3n debido a la aceleraci\u00f3n, el par de torsi\u00f3n durante la velocidad constante, el par de torsi\u00f3n durante la desaceleraci\u00f3n y el par de torsi\u00f3n durante la parada, que generalmente se puede suponer que es cero, a menos que la aplicaci\u00f3n requiera un par para mantener una carga en su lugar contra una fuerza, por ejemplo, mantener una carga contra la gravedad en una aplicaci\u00f3n vertical.\n

Par m\u00e1ximo<\/h4>\nSe refiere al par m\u00e1ximo requerido en cualquier punto a lo largo del ciclo. Idealmente, el par m\u00e1ximo est\u00e1 en la regi\u00f3n intermitente de la curva de par porque no es tan sostenible. Si el par m\u00e1ximo requerido por la aplicaci\u00f3n cae en la regi\u00f3n continua del motor, es probable que est\u00e9 sobredimensionado.\n

Velocidad<\/h4>\nTan importante como el peso de la carga al seleccionar un servomotor es conocer la velocidad que se requerir\u00e1, generalmente en RPM. En t\u00e9rminos generales, cuanto mayor sea la velocidad a la que gira un motor determinado, menor ser\u00e1 el par posible.\nCuanto m\u00e1s se acerque el ciclo a las limitaciones del motor, m\u00e1s se calentar\u00e1. Se debe seleccionar un motor que no se sobrecaliente, pero que tampoco sea demasiado grande para no ser rentable. Una vez que se determinan estas relaciones, se pueden establecer otros factores importantes, pero menos cr\u00edticos para la misi\u00f3n.\n

Otros factores clave a tener en cuentan antes de elegir y comprar el servomotor adecuado<\/h3>\nSi bien la identificaci\u00f3n de los requisitos de velocidad y par nos ayuda a identificar el servomotor correcto, existen otros factores y opciones a considerar seg\u00fan el entorno y la aplicaci\u00f3n.\n

1. Red comunicaci\u00f3n para accionar el servomotor<\/h4>\nExisten dos tipos de comunicaciones en los servomotores para su accionamiento:\nLa comunicaci\u00f3n por pulsos con se\u00f1al PWM (Pulse Width Modulation), es uno de los sistemas m\u00e1s empleados para el control de servomotores. Este sistema consiste en generar una onda cuadrada en la que se var\u00eda el tiempo que el pulso est\u00e1 a nivel alto, manteniendo el mismo per\u00edodo (normalmente), con el objetivo de modificar la posici\u00f3n del servo seg\u00fan se desee. Se utiliza en los servomotores para obligar al rotor a girar a una posici\u00f3n espec\u00edfica. Al ajustar el ciclo de trabajo, se puede ajustar la tasa de rotaci\u00f3n.\nLa segunda comunicaci\u00f3n para accionar servomotores es a trav\u00e9s de la red, por ejemplo trabajando con EtherCAT usando la tecnolog\u00eda de CC-Link IE TSN que aumenta el rendimiento de la comunicaci\u00f3n, permitiendo un control de movimiento de alta precisi\u00f3n y un control de E\/S de alta velocidad sin afectar negativamente al rendimiento operativo del servomotor.\nEsta red tiene la capacidad de transmisi\u00f3n de un Gigabit y el protocolo en tiempo real permiten una comunicaci\u00f3n de datos f\u00e1cil y confiable, adem\u00e1s de una comunicaci\u00f3n de E\/S remota independientemente del retraso de la transmisi\u00f3n. Adem\u00e1s, permite la comunicaci\u00f3n de alta velocidad para la gesti\u00f3n y rastreo de informaci\u00f3n en los dispositivos, as\u00ed como la transmisi\u00f3n de datos de control.\nCon esta red de comunicaci\u00f3n, el controlador\u00a0puede controlar hasta 256 ejes de transmisi\u00f3n en una m\u00e1quina. Antes, un controlador solo pod\u00eda controlar hasta 32 servomotores, as\u00ed que se era necesario disponer de varios controladores, con comunicaciones entre ellos para conseguir el trabajo de la m\u00e1quina. Esto ha simplificado mucho el dise\u00f1o de control de las m\u00e1quinas<\/strong>.\n

2. Relaci\u00f3n de transmisi\u00f3n<\/h4>\nNo todos los servomotores tienen engranajes, pero muchos s\u00ed. Con la llegada de los motores de transmisi\u00f3n directa, los motores con engranajes se consideran m\u00e1s primitivos, pero se pueden usar para amplificar las capacidades de par de un motor con menor n\u00famero de polos. En un sistema de engranajes, el servomotor hace girar un engranaje impulsor que hace girar otro engranaje que est\u00e1 conectado a la carga \u00fatil. (Puede haber m\u00e1s de un par de engranajes en un servomotor). Las proporciones del n\u00famero de dientes entre los pares de engranajes forman la relaci\u00f3n de engranajes. Una vez establecido esto, se utiliza la ecuaci\u00f3n de par est\u00e1ndar para calcular el par real del motor.\n

3. Inercia<\/h4>\nCuando se trata de rotaci\u00f3n, la forma y la masa de la carga \u00fatil generan inercia cuando el motor y la carga aceleran o cambian de direcci\u00f3n. El esfuerzo para mover la carga es diferente al inicio, que cuando se han dado dos o tres pasos. Hay que tener en cuenta la capacidad de inercia de cada servomotor en su seleccion.\nCualquier objeto rotando tiene un momento de inercia. El momento de inercia es una medida de lo dif\u00edcil que es cambiar la velocidad de rotaci\u00f3n de un objeto. El momento de inercia de un servosistema puede dividirse en dos partes: inercia del motor e inercia de la carga.\nEn los cat\u00e1logos de servomotores Mitsubishi se incluye la inercia del motor. Sin embargo, la inercia de la carga, a menudo consiste en muchos factores. Cada uno de los componentes que mueve el motor contribuye a la inercia de carga total que se determina usando las ecuaciones apropiadas para calcularlo.\nTengamos en cuenta que un servomotor es muy diferente a un motor de jaula de ardilla, aqu\u00ed arrancar y parar se realiza constantemente, por lo tanto siempre se est\u00e1 rompiendo la inercia. Siempre hay un movimiento que empieza de cero, arranca, para y se vuelve a repetir. Al seleccionar el servomotor, puedes clasificarlos por baja inercia y media inercia.\nLos ratios de inercia de aproximadamente 5:1 son t\u00edpicos en muchas aplicaciones. El rendimiento tiende a subir cuando el ratio de inercia baja, a menudo 2:1, 1:1 o menos. Si los dem\u00e1s factores no influyen, es mejor un ratio de inercia m\u00e1s bajo. Un ratio de inercia excesivamente bajo puede indicar que el motor es excesivamente grande y caro con poco incremento en el rendimiento. Si el ratio de inercia es el factor de dimensionado limitante, es importante comprender completamente los requerimientos de rendimiento del ratio de inercia antes de excluir un ratio de inercia m\u00e1s elevado.\n

4. Exactitud y nivel de precisi\u00f3n<\/h4>\nUn motor de transmisi\u00f3n directa no est\u00e1 limitado mec\u00e1nicamente en su precisi\u00f3n, lo que significa que el motor funcionar\u00e1 con la misma precisi\u00f3n que la retroalimentaci\u00f3n que utiliza. Dicho esto, el codificador generalmente se selecciona m\u00e1s en funci\u00f3n de lo que encaja dentro de la estructura mec\u00e1nica general que como resultado del rendimiento del motor.\nPara tener una referencia del nivel de precisi\u00f3n que se puede conseguir, los servomotores de Mitsubishi Electric pueden alcanzar una resoluci\u00f3n de 1.000.0000 a 4.000.000 pulsos por vuelta como est\u00e1ndar. Logrando m\u00e1quinas de alta precisi\u00f3n.\nLos servomotores de \u00faltima generaci\u00f3n MELSERVO – J5 Mitsubishi Electric<\/a> pueden llegar a tener una precisi\u00f3n de 64.000.000 de pulsos por vuelta. Con este tipo de servomotores se pueden conseguir la mayor exactitud, de hecho este tipo de servos son los utilizados en los robots colaborativos donde se requiere una alta precisi\u00f3n.\n

5. Factores ambientales<\/h4>\nLos factores ambientales afectan la selecci\u00f3n general porque si el ambiente es diferente a la temperatura ambiente est\u00e1ndar, el rendimiento del motor cambia. Por ejemplo, cuanto mayor sea la temperatura ambiente, menor ser\u00e1 el par continuo posible. En un entorno donde hay una temperatura ambiente alta y\/o requisitos continuos de par, la refrigeraci\u00f3n l\u00edquida es una buena opci\u00f3n, pero se debe evitar el contacto directo con la mec\u00e1nica y la conexi\u00f3n de los motores.\nOtros factores ambientales incluyen la contaminaci\u00f3n y la vibraci\u00f3n, que pueden ser comunes en lugares como f\u00e1bricas de papel, plataformas petrol\u00edferas o acer\u00edas. Los motores con sellado e integraci\u00f3n especializados y clasificados se fabrican espec\u00edficamente para estas aplicaciones.\n

Eficiencia<\/h4>\nLa eficiencia de un servomotor es simplemente cu\u00e1nta corriente se necesita para lograr un valor de par constante. Esto se conoce como constante de par (Kt) y se puede encontrar en las hojas de datos del servomotor.\nLos devanados se refieren a las diferentes formas en que las bobinas est\u00e1n conectadas entre s\u00ed (en serie o en paralelo) y las diferentes opciones de devanado ofrecen las siguientes ventajas y desventajas: los devanados con mayor eficiencia de corriente tienen capacidades de velocidad m\u00e1s bajas, mientras que los devanados con capacidades de velocidad m\u00e1s altas tienen capacidades de velocidad m\u00e1s bajas. Cuando se conoce la velocidad requerida, el devanado se basar\u00e1 en cu\u00e1l es la opci\u00f3n m\u00e1s eficiente sin dejar de alcanzar las velocidades requeridas.\nLa selecci\u00f3n del servomotor adecuado comienza con la comprensi\u00f3n de la aplicaci\u00f3n, el establecimiento de las caracter\u00edsticas de lo que se mueve, c\u00f3mo se mueve y a qu\u00e9 velocidad. A partir de ah\u00ed, se pueden establecer los requisitos clave de velocidad y par, lo que reducir\u00e1 significativamente las opciones de selecci\u00f3n de servomotores. Se deben considerar otros factores como la inercia, la eficiencia, la precisi\u00f3n y la transmisi\u00f3n. Por supuesto, el orden y la prioridad de cualquiera de estos pueden variar seg\u00fan la aplicaci\u00f3n.\n

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