Los clientes exigen un mantenimiento reducido y el tamaño del equipo, y el rendimiento más rápido y la configuración de la máquina. Para cumplir con estos requisitos, los fabricantes de equipos están eligiendo el movimiento servocontrolado sobre 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 cómo se controla el movimiento dentro de esa máquina. La mayoría de las razones para convertir de diseños y dispositivos de control tradicionales al servicio de servo son obtener uno o más de estos beneficios:

• Aumentar el rendimiento. Los servomotores producen altas tasas de aceleración y velocidades.
• Aumentar la precisión. Los servos pueden ofrecer la alta precisión necesaria para procesar una pieza de movimiento rápido.
• Aumentar la flexibilidad. Los servos ofrecen versiones electrónicas de componentes tradicionalmente mecánicos. Por ejemplo, los perfiles de cámara electrónica se pueden cambiar casi instantáneamente. Los perfiles de movimiento programables pueden ajustarse al tamaño y la configuración variables del producto. Las relaciones electrónicas de "engranaje" pueden cambiar para acomodar diferentes velocidades de la máquina. También con el engranaje electrónico, los motores se pueden colocar en cualquier lugar que sea conveniente para la aplicación, ya que eliminan la necesidad de ejes, engranajes y cinturones largos.

Además, un "eje de línea" eléctrico puede vincularse 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 al aumento de la información disponible. Por ejemplo, muchos servo controladores almacenan un historial de fallas y condiciones de error que ayudan a la resolución de problemas. La mayoría de los sistemas de servo también pueden mostrar diagramas de estilo osciloscopio para el análisis de rendimiento. • Reducir el mantenimiento. Los servos ayudan a reducir la cantidad de piezas mecánicas en una máquina. Los engranajes electrónicos reemplazan las correas. Las cámaras electrónicas no se ven afectadas por el desgaste. Los interruptores de límite electrónico no necesitan reajuste o reemplazo ocasionales.

Los servos requieren una cierta cantidad de estudio y experiencia. Si es nuevo en Servo Control, espere pasar un tiempo seleccionando y aplicando su primer sistema. (Una nota sobre servo terminología: el controlador de palabras encuentra varios usos. El sistema omovimientoEl controlador normalmente ejecuta el programa que controla el movimiento; elmotorEl controlador controla unomotor. Para reducir la confusión, nos referiremos a los controladores de motores como unidades).

Dimensionamiento y selección de la aplicación

Seleccionar y dimensionar los componentes de servo puede parecer complejo debido a la cantidad de componentes: motores, unidades, controlador y la posibilidad de una PC industrial o un PLC. Si su fondo es mecánico, esto puede ser intimidante. Afortunadamente, las empresas (proveedores de componentes e integradores de sistemas de control, empaquetan estos componentes, así como ofrecen asistencia de aplicación. Ya sea que lo haga usted mismo o compre un paquete, el proceso básico es:

Primero, seleccione el motor. Comience la selección del motor eligiendo la forma del motor. Los motores con grandes relaciones de aspecto (largas con un diámetro pequeño) son los más comunes. Pueden ser cuadrados o redondos, y proporcionan un excelente valor y rendimiento. Los motores de disco (cortos con un gran diámetro) se ajustan en lugares ajustados y proporcionan una alta aceleración debido a sus rotores de baja inercia. Ambos motores están disponibles en versiones selladas y sin sellos.

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

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

Dimensionamiento del motor. El tamaño del motor se basa principalmente en torque: pico y continuo. Los motores de dimensionamiento pueden ser desafiantes y los errores no pueden encontrarse 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 Motor Companies.

Seleccione los comentarios. Los dispositivos de retroalimentación más comunes son los codificadores y los solucionadores. Los codificadores son dispositivos ópticos que producen un tren de pulso. El recuento de pulsos es proporcional al viaje angular. Ofrecen alta precisión, especialmente a altas resoluciones. Los solucionadores son dispositivos electromecánicos que sienten la posición absoluta dentro de una revolución del motor y son conocidos por su resistencia. 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 1,000 línea o, de manera equivalente, un resolutor de 12 bits, proporcionará suficiente resolución. Ambos producen alrededor de 4,000 posiciones diferentes por revolución, que es equivalente a aproximadamente 0.1 grados de resolución. Sin embargo, si su aplicación necesita una mayor resolución, debe seleccionar el sensor adecuadamente. Una palabra de precaución: diferenciar entre resolución y precisión. Muchos servos ofrecen resolución seleccionable para comentarios de resolución; Sin embargo, la precisión (generalmente entre 10 y 40 arc-min) puede no verse afectada.

Seleccione la unidad. Considere si desea la fuente de alimentación modular (separada) o integrado en una unidad. Con tres o más unidades de la misma familia en proximidad, los suministros de energía modulares funcionan bien. Con un eje, las fuentes de alimentación integradas generalmente se ajustan mejor. Con dos ejes, ambas soluciones son casi las mismas.

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

Conmutación sinusoidal vs. seis pasos

La forma de onda de alimentación desde el disco al motor tiende a venir de dos maneras para servomotores sin escobillas: onda de seis pasos y sinusoidal. En la onda sinusoidal, la forma de onda actual producida por la unidad produce una corriente que se aproxima a una onda sinusoidal. Esto produce un par más suave y menos calefacción. El método de seis pasos produce una onda cuadrada de seis segmentos usando electrónica simple. Aunque en menor costo, seis pasos tiene una operación aproximada a bajas velocidades.

Flexibilidad de ajuste. 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, el ajuste era más arte que ciencia. Ahora, las unidades de servo modernas proporcionan una gran cantidad de herramientas para ayudar a los diseñadores de máquinas. Automotening (o auto-ajuste), el proceso donde la unidad excita el sistema mecánico y genera un conjunto de ganancias de bucle, es casi un estándar. La mayoría de las unidades se establecen con ganancias digitales, por lo que no necesitará un soldador o un recortador de olla (destornillador pequeño). Es posible que necesite los métodos más complejos solo ocasionalmente, pero tenerlos disponibles proporciona más opciones.

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

Comunicación de manejo. Muchas unidades usan una señal analógica para entregar los comandos de velocidad y par. Sin embargo, la comunicación digital está ganando popularidad, ya que reduce el cableado de comunicación y aumenta la flexibilidad del sistema. Muchas unidades son compatibles con redes como Devicenet, Profibus y una nueva red, especialmente para el control de movimiento llamado SERCOS.

Voltaje. Tenga en cuenta que 110 VAC Power puede ser difícil de encontrar en el piso de la fábrica. En Europa, 460 VAC es popular; El uso de 230 unidades VAC puede requerir un transformador en máquinas para su uso en el extranjero. Desafortunadamente, 460 VAC las unidades pueden ser caras. Un compromiso es la fuente de alimentación universal que utiliza semiconductores de potencia para convertir los niveles de voltaje. Para los sistemas con alimentación modular, una fuente de alimentación universal puede usar cualquier voltaje de 230 a 480 VAC para alimentar varios 230 ejes VAC.

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

Seleccione el controlador

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

Los controladores de múltiples eje suelen ser un mejor ajuste en sistemas más complicados. Primero, generalmente reducen el costo, especialmente a medida que crece el recuento del eje. En segundo lugar, reducen la complejidad del sistema porque un programa puede controlar todo el movimiento. Estos controladores de movimiento también proporcionan una mayor flexibilidad en la sincronización, ya que generalmente permiten un enlace del eje a cualquier otro eje, y le permiten modificar ese enlace 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 encerrado capaz de operación independiente. Los controladores de la 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 generalmente es más fácil de agregar.

Evaluar el conjunto de características

Finalmente, evalúe las características del controlador. Considere las funciones discutidas hasta ahora: engranaje, Camming, 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 marcha durante la operación? ¿Necesitas modificar los perfiles de cámara sobre la marcha? ¿Qué precisión de registro necesita? ¿Requiere un cambio de velocidad o posición objetivo durante la operación? ¿El controlador admite suficientes ejes para esta aplicación? ¿Se adaptará a futuras versiones de su máquina?

Lidiar con el costo

El costo de los servo componentes es a menudo más alto que el de los componentes mecánicos que reemplazan. Sin embargo, algunos factores importantes mitigan este mayor costo. Por ejemplo, eliminar dispositivos mecánicos complejos puede reducir el costo total y el tamaño de la máquina, lo que puede aumentar el valor del sistema. El servo controlador a menudo reemplaza un PLC; En este caso, se puede compensar todo el costo de convertir 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 apoyar sus procesos? ¿Es tan complejo que necesitará pasar un tiempo excesivo aprendiendo? ¿El producto admite 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 electrónico de movimiento. La mayoría de las empresas que ofrecen controladores los apoyan bien. Durante su proceso de selección, haga muchas preguntas. En no solo lo ayuda a evaluar el producto, sino que lo ayuda a evaluar el apoyo. 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.