Controlador de unidad cnc servo

Tipos de servos de control de accionamiento CNC

Existen diferentes tipos de servomotores de control de accionamiento CNC. Cada tipo tiene características y aplicaciones particulares. Los principales tipos son los siguientes:

• Servomotores de CC

  Estos servomotores utilizan corriente continua (CC). Tienen un diseño simple. El diseño incluye un conmutador, escobillas y un rotor. El conmutador y las escobillas suministran energía eléctrica al rotor. Esto crea movimiento. Las máquinas CNC controlan el movimiento. Utilizan un sistema de retroalimentación de bucle cerrado. El sistema garantiza una alta precisión y exactitud.

  Además, los servomotores de CC tienen un alto par de arranque. Responden rápidamente a los cambios en la señal de entrada. Estos cambios permiten una aceleración y una desaceleración rápidas. Son ideales para aplicaciones como robótica, sistemas de transporte y máquinas CNC.

• Servomotores de CA

  Estos servomotores utilizan corriente alterna (CA). Tienen un motor síncrono de inducción o de imán permanente. Los servomotores de CA ofrecen alta eficiencia y fiabilidad. Son ideales para aplicaciones que necesitan un funcionamiento continuo. Estas aplicaciones incluyen máquinas CNC, fresadoras y tornos.

• Servomotores paso a paso

  Los servomotores paso a paso combinan las características de los motores paso a paso y los servomotores. Ofrecen alta precisión, exactitud y repetibilidad. Los motores son fáciles de controlar. Utilizan un sistema de retroalimentación de bucle cerrado. Este sistema controla la posición, la velocidad y la aceleración del motor. El sistema realiza ajustes en tiempo real. Esto elimina problemas como los pasos perdidos.

  Los servomotores paso a paso son ideales para impresoras 3D, enrutadores CNC y máquinas de grabado láser. También son buenos para aplicaciones que utilizan cargas bajas y velocidades altas.

• Servomotores de CC sin escobillas

  Estos motores son similares a los servomotores de CC. Sin embargo, no tienen escobillas. Utilizan una conmutación electrónica en lugar de una conmutación mecánica. Los servomotores de CC sin escobillas tienen un mantenimiento sencillo, una mayor duración y una mayor eficiencia. Estas características son consecuencia de la ausencia de escobillas.

  Los servomotores de CC sin escobillas son ideales para máquinas CNC, impresoras 3D y máquinas de grabado láser. También son adecuados para aplicaciones en entornos limpios y sin polvo.

Cómo elegir un servo de control de accionamiento CNC

• Determinar los requisitos de la aplicación

  Para elegir el mejor accionamiento de servomotor CNC para un proyecto, comience por determinar el tamaño, el peso, la velocidad y el par del objeto que se está controlando. Esta información ayuda a identificar los requisitos de la aplicación. También, considere las necesidades de control de movimiento, incluyendo el tipo de control, la precisión deseada y la exactitud.

• Elegir el tipo correcto de servomotor

  Los servomotores CNC vienen en tres tipos diferentes: servomotores de CC con escobillas, servomotores de CC sin escobillas y motores paso a paso. Cada tipo tiene sus ventajas y desventajas, así que elija el mejor para el proyecto. Por ejemplo, use servomotores de CC con escobillas para aplicaciones de baja velocidad donde se necesita un alto par. Este tipo de motor es fácil de controlar y económico. Sin embargo, el motor tiene una vida útil corta porque las escobillas se desgastan rápidamente. Los servomotores de CC sin escobillas son ideales para aplicaciones de alta velocidad que requieren menos par. El motor es muy eficiente y tiene una larga vida útil. Aunque, es caro y requiere controladores complejos. Los servomotores CNC son los mejores para aplicaciones que necesitan alta precisión y exactitud. El motor proporciona un mejor control sobre la posición, la velocidad y el par.

• Considerar la fuente de alimentación

  Los accionamientos de servomotor del mercado funcionan con una fuente de alimentación de CA o CC. La mayoría de los servomotores utilizan una fuente de alimentación de CC. Por lo tanto, asegúrese de elegir un controlador de accionamiento compatible.

• Comprobar la compatibilidad

  Asegúrese de que el controlador de accionamiento sea compatible con el sistema CNC existente. La compatibilidad depende de varios factores, incluyendo el tipo de accionamiento, el modo de control, el voltaje y las clasificaciones de corriente. También, considere las interfaces de comunicación y los protocolos para asegurar una comunicación fluida entre el controlador y la máquina CNC.

• Evaluar los modos de control

  Los modos de control de los accionamientos de servomotor CNC son de bucle abierto y de bucle cerrado. El control de bucle abierto envía comandos sin retroalimentación. Este modo de control es sencillo y rentable. Sin embargo, puede que no proporcione un control preciso de la posición. El control de bucle cerrado utiliza sistemas de retroalimentación para controlar la posición real del motor. El controlador de accionamiento realiza ajustes para asegurar que el motor alcance la posición deseada. Este modo de control proporciona alta precisión y exactitud. Es ideal para aplicaciones que necesitan alta precisión y exactitud. Sin embargo, es más complejo y caro que el control de bucle abierto.

• Determinar las clasificaciones de voltaje y corriente necesarias

  Las clasificaciones de voltaje y corriente son cruciales al elegir un controlador de accionamiento de servo CNC. La clasificación de voltaje debe coincidir con el voltaje de suministro y el servomotor. Si la clasificación de voltaje es inferior a la del motor, el controlador se dañará. Del mismo modo, si la clasificación de voltaje es superior a la del motor, el motor se quemará. También, asegúrese de que la clasificación de corriente sea suficiente para manejar las demandas de corriente máxima del motor.

Función, característica y diseño del servo de control de accionamiento CNC

Funciones

• Control de posicionamiento: El controlador del servomotor asegura el posicionamiento exacto del eje del motor. Es importante para aplicaciones como fresado, perforación y torneado donde la precisión es clave. El controlador regula el movimiento del motor para alcanzar la posición deseada con alta precisión, manteniendo la posición establecida frente a las perturbaciones externas.
• Control de velocidad: Los controladores del servomotor CNC mantienen la velocidad deseada del servomotor. Esto es crucial en aplicaciones que demandan una velocidad constante como transportadores y mezcladores, así como en aquellas que requieren control de aceleración y desaceleración como el mecanizado CNC y los brazos robóticos.
• Control de par: Los controladores del servomotor proporcionan control de par, lo cual es esencial en aplicaciones que requieren un alto par de arranque para superar la inercia, como levantar cargas pesadas.

Características

• Control de bucle cerrado: La mayoría de los controladores del servomotor son sistemas de bucle cerrado. Utilizan dispositivos de retroalimentación como codificadores o resolvers para proporcionar datos de posición, velocidad y par en tiempo real. La retroalimentación permite al controlador realizar ajustes precisos, asegurando que el motor alcance y mantenga la posición, la velocidad o el par deseados. Esto da como resultado una alta precisión, repetibilidad y fiabilidad.
• Programable: Muchos controladores del servomotor CNC son programables. Permiten a los usuarios crear y almacenar perfiles de movimiento complejos, incluyendo posicionamiento preciso, velocidades variables y tasas de aceleración/desaceleración específicas. Esta característica es crucial en aplicaciones que necesitan secuencias de movimiento intrincadas y repetibles, como el mecanizado CNC y la impresión 3D.
• Conectividad por cable e inalámbrica: Muchos controladores de accionamiento CNC tienen opciones de conectividad por cable e inalámbrica. Las conexiones por cable pueden ser a través de USB, Ethernet o puertos seriales, permitiendo la comunicación con ordenadores y otros dispositivos. Los módulos Bluetooth y Wi-Fi permiten conexiones inalámbricas, asegurando el control remoto y la monitorización desde teléfonos inteligentes, tabletas y ordenadores. También facilitan la transferencia de datos y las actualizaciones de software sin necesidad de estar conectados físicamente al dispositivo.

Diseño

• Carcasa: Los controladores de accionamiento CNC están encerrados en carcasas hechas de metal o plástico de alta calidad. Protegen los componentes internos del polvo, la humedad y otros factores ambientales, asegurando que los controladores funcionen eficazmente y tengan una larga vida útil.
• Disipación de calor: Los controladores de accionamiento generan calor durante el funcionamiento. Su diseño incluye disipadores de calor para disipar el calor y mantener la temperatura del controlador.
• Montaje: Algunos controladores de accionamiento CNC están diseñados para montaje en panel, mientras que otros son para montaje en superficie y en carril DIN.

Seguridad y calidad del servo de control de accionamiento CNC

Seguridad

Estas son algunas de las características de seguridad comunes que se encuentran en los controladores de accionamiento CNC para servomotores:

• Parada de emergencia (E-Stop): Un botón físico o un comando de software que detiene inmediatamente todas las operaciones de la máquina. Normalmente es grande y fácil de encontrar y presionar en caso de emergencia.
• Protección contra sobrecorriente: Previene daños al servomotor y al accionamiento apagando el sistema o reduciendo la potencia en caso de flujo de corriente excesivo.
• Protección contra sobretensiones: Protege el sistema de las sobretensiones que pueden dañar el accionamiento, el motor y el equipo conectado.
• Protección térmica: Supervisa la temperatura del accionamiento y del motor. Si la temperatura supera el límite seguro, puede apagar el sistema para evitar daños.
• Detección y diagnóstico de fallos: Identifica varios fallos como cortocircuitos, circuitos abiertos y señales anormales. El sistema puede alertar al operador y apagar las operaciones para evitar daños.
• Desconexión de par seguro (STO): Una función de seguridad que puede desactivar el par en el eje del motor sin perder la alimentación del accionamiento. Esto garantiza un mantenimiento y un servicio seguros.
• Monitorización de la velocidad: Lleva un registro de la velocidad del motor. Si supera el límite preestablecido, el accionamiento puede tomar medidas correctivas para evitar daños.
• Retroalimentación de posición: La retroalimentación precisa de los codificadores o resolvers asegura que el motor esté en la posición correcta. Esto previene las colisiones y mejora la precisión.
• Arranque/parada suave: Aumenta gradualmente la velocidad del motor durante el arranque y la disminuye durante la parada para minimizar la tensión mecánica y evitar sacudidas repentinas.
• Detección de pérdida de potencia: Supervisa la alimentación del accionamiento. En caso de pérdida de potencia, puede detener la máquina de forma segura o iniciar un procedimiento de apagado controlado.

Calidad

Las características de calidad de un controlador de accionamiento CNC (Control Numérico por Computadora) para servos pueden variar en función del fabricante, el modelo y la aplicación prevista. Sin embargo, estas son algunas características de calidad comunes que hay que buscar:

• Control de movimiento suave: La precisión y la exactitud en el control de movimiento, incluyendo el control de posición, velocidad y par, son esenciales para tareas de mecanizado y automatización de alta calidad.
• Retroalimentación de bucle cerrado: Los sistemas con codificadores y otros sensores proporcionan retroalimentación en tiempo real sobre la posición y la velocidad del motor, asegurando un control preciso y la corrección de cualquier desviación.
• Alta resolución: Los codificadores con capacidades de alta resolución permiten un control más fino y una mayor precisión en el posicionamiento y el movimiento.
• Protocolos de comunicación robustos: Protocolos de comunicación fiables, como EtherCAT, CANopen, RS-485, entre otros, garantizan un intercambio de datos estable y rápido entre el controlador y los accionamientos de servo.
• Algoritmos de control avanzados: Algoritmos como PID (Proporcional-Integral-Derivativo), PIDF (con anticipación) y otros métodos adaptativos proporcionan un control preciso y sensible de los servomotores.
• Diseño modular: Un diseño modular permite una fácil expansión, actualización y personalización para satisfacer las necesidades específicas de la aplicación.
• Compatibilidad: El controlador de accionamiento debe funcionar con múltiples servomotores y accionamientos, asegurando flexibilidad y adaptabilidad a varios sistemas.
• Gestión de la energía: Las funciones de gestión de la energía eficientes, como el frenado regenerativo y la detección de pérdida de energía, contribuyen a la fiabilidad y la longevidad del sistema.
• Comunicación Ethernet/IP: Ethernet/IP es un protocolo de red industrial ampliamente utilizado que admite la comunicación entre dispositivos en sistemas de automatización. Proporciona control en tiempo real, transferencia de datos de alta velocidad e integración perfecta de diferentes protocolos, asegurando un funcionamiento eficiente y fiable de los controladores de accionamiento CNC y los servomotores.

P&R

¿Qué hace un controlador de accionamiento CNC?

Un controlador de accionamiento CNC se encarga de los movimientos de la máquina. Recibe comandos del ordenador e indica a los motores que muevan la herramienta de corte en la dirección correcta. El controlador asegura que los movimientos sean precisos y exactos para que el producto terminado cumpla las especificaciones requeridas.

¿Cuáles son las ventajas de utilizar accionamientos de servo en CNC?

Utilizar accionamientos de servo en máquinas CNC tiene muchas ventajas. Por ejemplo, hay una mejor precisión y exactitud porque los accionamientos de servo pueden controlar los motores con mayor precisión. También hay una mayor velocidad y rendimiento porque los motores responden rápidamente a los comandos del controlador. Además, hay una mayor eficiencia porque los accionamientos de servo utilizan menos energía que otros tipos de accionamientos.

¿Qué tipos de máquinas CNC utilizan accionamientos de servo?

Varios tipos de máquinas CNC utilizan accionamientos de servo. Entre ellas se encuentran las fresadoras, los tornos, los enrutadores, los cortadores de plasma, los cortadores de chorro de agua y los cortadores láser.

¿Cómo se elige el accionamiento de servo adecuado para una máquina CNC?

Para elegir el accionamiento de servo adecuado para una máquina CNC, hay que tener en cuenta el tamaño y el peso de la máquina, la velocidad y la aceleración máximas necesarias y el voltaje de la fuente de alimentación. También es necesario asegurarse de que el accionamiento de servo sea compatible con el controlador CNC.