¿Qué es un servomotor?
Definición de servomotor
El término "servo" hace referencia al mecanismo de control y procede de "servus", palabra latina que significa esclavo. Los servomotores deben su nombre al hecho de que se puede confiar en que funcionen "exactamente como se indica".
Un motor que puede controlar parámetros como la posición y la velocidad se denomina servomotor, independientemente de cómo se consiga este control. En consecuencia, el término se utiliza a veces para incluir motores paso a paso y motores sin núcleo.
Sin embargo, en el contexto que nos ocupa, un servomotor se define como un motor con un codificador (detector de movimiento de rotación) y un controlador que utiliza la información del codificador para controlar la velocidad y la posición (ángulo de rotación).
Diferencias entre servomotores y motores paso a paso
Al igual que los servomotores, los motores paso a paso son capaces de controlar su ángulo de rotación en respuesta a entradas externas. Por tanto, también pueden utilizarse para posicionar maquinaria y aplicaciones similares. Pero hay muchas diferencias entre estos dos tipos de motores.
1. Mecanismo de control
Los servomotores disponen de un codificador (detector de movimiento de rotación) que localiza su posición de rotación y proporciona un control de realimentación de la posición del motor. De esta forma se proporciona una precisión de parada exacta y el motor es capaz de volver a su posición original en caso de desviación de la posición del motor en el momento de la parada. En cambio, en los motores paso a paso, el ángulo de giro del motor es proporcional al número de impulsos de entrada. Por lo tanto, controla la posición por el número de impulsos de entrada recibidos del controlador. Aunque se evita la necesidad de un sensor de posición, también supone una ausencia de medios para detectar desviaciones de posición. Por ejemplo, cambios inesperados en la carga pueden hacer que el motor se desincronice (es decir, que gire en un ángulo distinto al especificado por la entrada).
2. Par y velocidad
Los servomotores pueden funcionar a altas velocidades y también pueden proporcionar un par fiable en un amplio rango de velocidades, de bajas a altas. Los motores paso a paso pueden proporcionar un par elevado a bajas velocidades, pero su par disminuye a medida que aumenta la velocidad, lo que los hace menos adecuados para el funcionamiento a alta velocidad.
3. Coste
Como los servomotores requieren un codificador rotatorio y un servocontrolador (driver), son más caros que los motores paso a paso.
Para obtener más información sobre servomotores y motores paso a paso, haga clic en: Servomotor vs Motor paso a paso.
Historia de los servomotores
A partir de la década de 1950, el interés por la automatización de fábricas comenzó a crecer en Estados Unidos, inicialmente en áreas como las cintas transportadoras, la maquinaria automática y los robots industriales. Las primeras máquinas automáticas y robots industriales se inclinaban por el uso de técnicas hidráulicas o neumáticas para controlar el posicionamiento de los actuadores, pero sufrían problemas de precisión, fiabilidad operativa, tuberías asociadas y fugas de aceite hidráulico o aire.
Posteriormente, con las mejoras tecnológicas, el uso de servomotores de CC aumentó durante los años 50 y 60 y empezaron a instalarse en robots industriales para sustituir a los problemáticos mecanismos hidráulicos y neumáticos.
Junto con los avances en robots industriales llegaron grandes avances tecnológicos en servomotores. Los servomotores de CA empezaron a estar disponibles en la década de 1980. Sus ventajas prácticas incluyen que los robots son más pequeños y ligeros y, como resultado, los servomotores se utilizan ampliamente en la maquinaria industrial moderna.
Tipos de servomotores
Los servomotores pueden dividirse en servomotores de CC y servomotores de CA.
1. Servomotores de CC
Son servomotores accionados por motores DC (corriente continua) con escobillas. Los motores de CC son más fáciles de controlar que los motores de CA. Son ampliamente utilizados debido a su pequeño tamaño y bajo coste, pero el uso de motores de CC ha disminuido recientemente debido a los avances en la tecnología de control de motores de CA.
2. Servomotores de CA
Se trata de servomotores accionados por motores de corriente alterna (CA). Aunque son más complicados de controlar que los motores de CC, los avances en la tecnología de control han hecho que actualmente sean el tipo más común de servomotor.
En función de su mecanismo de accionamiento, los servomotores de CA pueden dividirse en motores síncronos (SM) y motores de inducción (IM). Se distinguen por la presencia o ausencia de un imán permanente.
Los SM contienen un imán permanente. Para aumentar la potencia del motor, es necesario aumentar el uso de imanes permanentes, que son caros y encarecen el motor. Por este motivo, se utilizan mucho en aplicaciones de baja potencia (hasta 10 kW). Sin embargo, con la disponibilidad de imanes permanentes de alto rendimiento en los últimos años, los servomotores síncronos de CA son ahora la opción preferida por defecto.
Los IM no utilizan imanes permanentes y tienden a utilizarse para aplicaciones de mayor potencia (10 kW o más).
Aplicaciones de servomotores
Gracias a sus características de posicionamiento preciso, los servomotores se utilizan ampliamente en aplicaciones como robots industriales y maquinaria de precisión. Algunos ejemplos de aplicaciones son los siguientes
- Articulaciones de robots industriales
- Articulaciones de robots humanoides
- Control de equipos en máquinas de procesamiento de alimentos
- Control de equipos en máquinas de envasado
- Accionamientos de cintas en sistemas transportadores
- Puertas automáticas en trenes
- Mesas X-Y utilizadas en máquinas de inspección de LCD y semiconductores
- Prensas/alimentadores de rollos
- Etapas giratorias para máquinas herramienta o sistemas de inspección
- Control de prensas
- Control de máquinas de encolado
- Control de máquinas de moldeo de plásticos
- Control de máquinas recreativas
- Radiocontrol y otras aplicaciones para aficionados
- Máquinas de revestimiento o de deposición de vapor
- Máquinas de limpieza por centrifugado para LCD y semiconductores
