Cómo elegir un servomotor para CNC: explicación del tamaño, el par y el codificador

Cada dos semanas, alguien nos envía una foto del bastidor de una máquina (a veces es un enrutador que están construyendo en un garaje, a veces un molino de producción que ha estado inactivo desde que se estropeó su servo original) y pregunta lo mismo: "¿Qué tamaño de servomotor necesito?"

La respuesta honesta es que no existe ningún gráfico que resuelva esto de un vistazo. Pero hay una breve lista de preguntas que repasamos cada vez y, una vez que las respondes, la elección correcta deja de ser una suposición. Esta es esa lista, en el orden en que la preguntamos.

Comience con torque, no con potencia

El error más común que vemos es que la gente elige un servo según su potencia: "0,75 kW debería ser suficiente, ¿verdad?" - sin comprobar el par a la velocidad a la que realmente circulan. La potencia le indica qué tan rápido puede funcionar el motor. Torque le dice si puede hacer el trabajo. Una máquina que necesita empujar un pórtico pesado detendrá un motor de alta velocidad y bajo torque, mientras que un motor de apariencia más pequeña con mayor torque a bajas RPM lo manejará bien.

Trabájelo al revés:

• Par continuo- lo que debe aguantar el motor durante el corte o posicionamiento normal. Este es el número que importa para el tamaño.
• Par máximo- lo que debe producir para la aceleración. Los servoaccionamientos normalmente permiten un par nominal de 2 a 3 veces mayor para ráfagas cortas, por lo que no los sobredimensione para alcanzar el pico.
• Velocidad- ¿A qué RPM la aplicación necesita ese par? Verifique la curva par-velocidad, no solo la velocidad nominal.

Una buena regla general que utilizamos para aplicaciones CNC: elegir el motor cuyo par continuo sea al menos 1,5 veces el par de carga calculado a la velocidad de funcionamiento. Luego verifique la coincidencia de inercia (siguiente punto) antes de finalizar cualquier cosa.

Ratio de inercia: el número que nadie quiere calcular

Esta es la parte que realmente hace tropezar a la gente y, sinceramente, es la parte en la que dedicamos la mayor parte de nuestro tiempo cuando los clientes nos envían las especificaciones de su máquina.

El motor no sólo tiene que acelerar la carga, sino también su propio rotor. Si la inercia de la carga es varias veces mayor que la inercia del rotor, el bucle del servo tiene que trabajar más, las ganancias se reducen para mantenerse estable y el resultado es una máquina que "funciona" pero se siente lenta y se sobrepasa en cada parada. En la práctica:

• Relación de inercia carga-rotor inferior a 5:1: la mayoría de las aplicaciones CNC generales funcionan bien con ajuste estándar.
• 5:1 a 10:1: viable, pero se espera dedicar tiempo al ajuste de ganancia. Aquí es donde una unidad con un buen autoajuste se gana la vida.
• Por encima de 10:1: agregue una caja de cambios/reductor o elija un motor más grande. Luchar contra esto sólo con ajustes de ganancia rara vez termina bien.

Si los números le parecen complicados, envíenos el peso de la carga, el paso del husillo de bolas o el módulo de cremallera y la velocidad de desplazamiento; para nosotros es un cálculo estándar y le enviaremos la relación de inercia y una sugerencia del motor. Hacemos esto todas las semanas, nos lleva un par de minutos y le ahorra pedir el motor equivocado dos veces.

¿Codificador incremental o absoluto?

Esta es una decisión de costo versus conveniencia, y la respuesta depende de lo que haga la máquina entre apagados.

Uncodificador incrementalcuenta los pulsos desde un punto de referencia. Apague, mueva el eje con la mano, encienda: el controlador ha perdido su referencia de posición y necesita un ciclo de interruptor de inicio. Barato, simple, bueno para máquinas que se inician de todos modos.

Uncodificador absolutorecuerda su posición a través de ciclos de energía. Nuestroservoaccionamiento T3DAdmite codificadores absolutos de 17 bits, de una sola vuelta y de varias vueltas. Con el sistema multivuelta, se pierde por completo el ciclo de inicio: se enciende y la máquina sabe exactamente dónde está cada eje. Para una máquina de producción que realiza ciclos docenas de veces al día, eso ahorra tiempo real y elimina una fuente de error del operador.

Si está construyendo una máquina única y no le importa cambiar de casa, ahorre dinero. Si se va a ejecutar en producción, normalmente recomendamos el codificador absoluto y nunca escuchamos a nadie quejarse de ello.

Haga coincidir el variador con el motor y verifique el voltaje

El variador es la mitad del sistema y debe coincidir con la corriente nominal del motor, no solo con la potencia nominal. Un variador de 10 A que ejecuta un motor que consume 12 A bajo carga activará alarmas de sobrecorriente durante todo el día. Verifique la corriente continua y máxima del variador con las especificaciones del motor.

Por nuestra parte, las preguntas de emparejamiento más comunes son las siguientes:servomotorLa línea cubre desde unidades pequeñas de 0,1 kW hasta estructuras de mayor potencia, y los variadores abarcan el mismo rango: nuestra serie T3D maneja 0,1-1,5 kW con entrada de 220 VCA, y elServo de 3,8kWse sitúa por encima de eso para aplicaciones de clase de husillo. El voltaje de entrada también es importante: un variador cableado para 220 V alimentado con 380 V no durará mucho, ni tampoco el motor que estaba impulsando.

Lo que le decimos a cada cliente

Para ser justos, la mayoría de las preguntas sobre dimensionamiento que recibimos se responden con tres datos: par de carga a la velocidad de funcionamiento, relación de inercia y tipo de codificador. Haga bien esos tres y el resto es papeleo: longitudes de cables, requisitos de frenos, tipos de conectores.

Envíenos los parámetros de su máquina (peso de la carga, método de accionamiento (husillo de bolas, cremallera, correa), velocidad y con qué frecuencia se apaga la máquina) y le daremos una recomendación sobre el motor y la transmisión, generalmente el mismo día. Sin compromiso y, sinceramente, preferiríamos responderla ahora que ayudarle a solucionar un problema tres meses después.

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