Los servoaccionamientos han evolucionado mucho más allá de los amplificadores de potencia básicos que una vez fueron. Ahora pueden ser complejas piezas de equipo electrónico con docenas de características adicionales para ampliar y mejorar sus capacidades de control de movimiento. Hemos recopilado una lista de algunas funciones de los servoaccionamientos que, en nuestra opinión profesional, son realmente interesantes.
¿Cuántos de ellos conocía?
#1 E/S programable
¡I/O! ¡I/O! ¡Vamos a trabajar!
E/S programable (entrada/salida) es muy útil para permitir que los servoaccionamientos digitales interactúen entre sí o con otros elementos de un sistema con simples señales de alta/baja tensión asignadas por el usuario.
Las entradas digitales programables actúan como variables para un servoaccionamiento, y pueden ser completamente independientes de la entrada del controlador principal o de la red. Estas entradas pueden seguir procediendo del controlador, pero también pueden proceder de otros servoaccionamientos, de otros dispositivos electrónicos del sistema o incluso de algo tan sencillo como un pulsador o un interruptor. Estas entradas programables pueden configurarse para desencadenar eventos de los servoaccionamientos, como la habilitación o la inhibición, jogejecutar un movimiento indexado, habilitar una secuencia, o una serie de otras funciones.
Las salidas digitales programables, por su parte, son variables enviadas desde un servoaccionamiento. Se pueden programar para que se activen y se envíen desde el accionamiento cuando se cumplan determinadas condiciones o se produzcan eventos, como el exceso de velocidad, la posición, la inhibición, la habilitación, un paso de secuencia o incluso la recepción de una entrada digital. Las salidas envían una señal de alta o baja tensión a otros equipos electrónicos del sistema, incluido el controlador o incluso los terminales de entrada de otros servoaccionamientos.
Genial. ¿Qué puedes hacer con eso?
En conjunto, las E/S permiten a los servoaccionamientos desempeñar un papel más importante en las operaciones de la máquina o el robot. En algunos casos, esto puede ser algo tan simple como encender una luz mientras un motor está girando o activar un tono una vez que se ha completado un ciclo de movimiento. Sin embargo, también puede utilizarse de forma muy eficaz para eliminar la carga computacional del controlador y/o la red y, en algunos casos, puede mejorar la sincronización, la seguridad y la fiabilidad del dispositivo.
Los servoaccionamientos de los anillos giratorios de las unidades de lanzamiento de bolas se inician mediante señales de E/S procedentes de los servoaccionamientos del lanzador.
Un uso interesante de las E/S es utilizar un servoaccionamiento para activar índices y secuencias en otros servoejes. Este es el caso de la demostración de lanzamiento de cinco bolas de ADVANCED Motion Controls, en la que cinco bolas son lanzadas por motores lineales a través de anillos giratorios que giran por motores rotativos. Esto significa que hay diez ejes de movimiento en el sistema y, por tanto, diez servoaccionamientos.
¿Sigues hasta ahora? Si necesita una imagen, puede consultar el video aquí.
Cuando se lanza cada bola, el servoaccionamiento que controla el motor lineal envía una salida digital que recibe como entrada el servoaccionamiento del motor rotativo, lo que desencadena el movimiento de giro. El hecho de que el movimiento de giro dependa completamente del movimiento de lanzamiento no sólo garantiza la sincronización correcta en todo momento, sino que también significa que sólo los cinco servoaccionamientos de los motores lineales deben estar en la red y, por lo tanto, son los únicos servoaccionamientos que el controlador debe tener en cuenta.
Este mismo principio puede aplicarse a cualquier otro dispositivo en el que una función deba depender de la otra, como un dispensador de líquidos para contenedores en una cinta transportadora, asegurando que el dispensador sólo se active cuando el contenedor esté en la posición correcta mediante un final de carrera programable, una salida digital basada específicamente en la posición del motor.
#2 Par de apriete seguro
Desconexión segura del par (STO) no es sólo una función útil, sino que puede salvar vidas. Y no, no estoy siendo dramático.
La desconexión segura del par es una función de seguridad disponible en muchos servoaccionamientos digitales que puede cortar instantáneamente la alimentación de un motor sin apagar el servoaccionamiento.
Ahora bien, si has trabajado antes con servoaccionamientos, puede que pienses: "¿no es lo mismo que una función de inhibición?". Y tendrías razón a medias. El objetivo final de ambas es supuestamente el mismo. La principal diferencia es que la función de inhibición del accionamiento se realiza únicamente a través de la lógica del servoaccionamiento. Un fallo lógico o una mala conexión a tierra podría permitir que el motor se pusiera en marcha de nuevo.
La función STO impide que el servoaccionamiento alimente el motor, lo que hace más seguro el mantenimiento de la maquinaria pesada.
La desconexión de par segura, en cambio, provoca una desconexión física a nivel de hardware entre los dispositivos de alimentación del accionamiento y los terminales de fase del motor, debilitando el motor y haciendo prácticamente imposible que se ponga en marcha accidentalmente. Para que el motor pueda volver a ponerse en marcha, es necesario desactivar manualmente la función STO antes de poder volver a activar el accionamiento.
Le ahorraré imágenes horripilantes, pero no es difícil imaginar un escenario en el que un motor que aplique un par repentino pueda causar lesiones graves o la muerte a una persona que realice reparaciones en maquinaria pesada. Digamos que el cable de tierra del pasador de inhibición se suelta y nadie se da cuenta antes de que sea demasiado tarde.
Todavía te estás imaginando algo desagradable ahora mismo, ¿verdad? Lo siento. Si es necesario, tómate un descanso y mira algunas fotos de gatitos.
¿Mejor? De acuerdo, bien. Sigamos adelante.
Al activar la función STO, el técnico puede trabajar de forma segura con la garantía de que el motor no puede arrancar físicamente de forma inesperada. Antes de poder aplicar el par al motor habría que realizar una serie de pasos, más de los que podrían darse accidentalmente.
Así que sí, la STO y la inhibición consiguen en última instancia la misma función, pero la STO tiene una probabilidad de fallo extremadamente baja, lo que la hace ideal como característica de seguridad. Hemos hecho que la desactivación segura del par esté disponible en la mayoría de nuestros servoaccionamientos digitales más recientes.
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#3 Retroalimentación auxiliar y control de doble bucle
¿Sabes qué es mejor que un dispositivo de retroalimentación? Dos dispositivos de retroalimentación.
Antes de que preguntes, no, no estamos diciendo que vayas a obtener un mejor rendimiento o precisión si pones dos codificadores en el mismo motor. No lo harás, te lo prometo.
¿A qué nos referimos cuando hablamos de utilizar dos dispositivos de retroalimentación? Muchos servoaccionamientos son capaces de leer una fuente de realimentación adicional a la del motor. Esta fuente de realimentación adicional se conoce como realimentación auxiliar, y suele estar unida a la carga que se mueve en un dispositivo.
Las correderas accionadas por correa son susceptibles de sufrir errores de holgura. Estos pueden corregirse utilizando la retroalimentación de doble bucle.
La retroalimentación auxiliar es útil en aplicaciones con una carga que no es accionada directamente por el motor, como las que tienen un carro accionado por correa o una caja de cambios compleja. Este tipo de aplicaciones son susceptibles de sufrir holguras, ya que se pierde rigidez con cada eslabón mecánico. Cuando se produce una holgura, la posición del motor no es necesariamente indicativa de la posición de la carga, lo que da lugar a errores si se intenta cerrar el bucle de posición con el encoder del motor.
Por supuesto, existen métodos para reducir la holgura desde un punto de vista mecánico, pero a veces no se puede hacer mucho. Cuando se tienen husillos de bolas, correas, cadenas o engranajes, es inevitable que se produzca algún error de posición debido a la holgura.
Tener el segundo dispositivo de retroalimentación en la carga permite que el sistema haga ajustes para corregir estos errores. Esto se conoce como Control de doble bucledonde el dispositivo de retroalimentación en el motor cierra el bucle interior (velocidad) y el dispositivo de retroalimentación en la carga cierra el bucle exterior (posición).
Si el sistema detecta que la carga está lejos de su ubicación deseada, puede hacer que el motor gire un poco más para compensar. A la inversa, si la carga se ha pasado de su objetivo, el sistema puede hacerla retroceder un poco.
Casi todos nuestros servoaccionamientos digitales admiten retroalimentación auxiliar.
#4 Captura de alta velocidad
Las máquinas de envolver barras de caramelo suelen utilizar la captura de alta velocidad. (imagen por cortesía de Packaging World)
La captura de alta velocidad es un proceso de captura de los datos de posición del motor a los microsegundos de ser activados, lo que permite un seguimiento increíblemente preciso de la posición de la carga incluso a altas velocidades.
La captura de alta velocidad es muy útil para aplicaciones en las que se requiere tanto alta velocidad como precisión para la eficiencia. Piense en dispositivos que pueden cortar envoltorios de barras de caramelo de grandes hojas mientras se mueven por la cinta transportadora y luego los recoge para envolverlos alrededor de barras de caramelo individuales. La captura de alta velocidad garantiza que los movimientos de corte y envoltura puedan sincronizarse perfectamente con el movimiento de la hoja de envoltorios y los trozos de chocolate. El servomotor puede iniciar estos otros procesos (a través de E/S u otros métodos) de forma precisa cuando el servomotor alcanza la posición correcta.
Para tener una alta velocidad de captura, se requiere una amplia capacidad de procesamiento. El servoaccionamiento debe tener una entrada dedicada para procesar los nuevos datos de posición en un microsegundo.
#5 Lógica adicional / Click&Move integrado
Como hemos dicho antes, los servoaccionamientos pueden hacer mucho más que girar motores. Como hemos aludido anteriormente, las E/S programables permiten al servoaccionamiento interactuar con otros dispositivos de una máquina, pero pueden hacer algo más que enviar señales binarias altas/bajas. Muchos servoaccionamientos digitales tienen espacio para la programación lógica adicional que les permite hacer sus propios cálculos en lugar de depender de la entrada del controlador. Esto puede incluso eliminar la necesidad de un controlador independiente.
A menudo, esto puede hacerse incrustando Click&Move programas en nuestras unidades.
Nuestro sistema de control Click&Move puede ejecutarse desde diversas plataformas (incluyendo PC con Windows, PC con Linux y nuestro MACC controladores), pero en algunos casos puede incluso ejecutarse directamente desde uno de nuestros servoaccionamientos digitales utilizando el espacio lógico adicional. Los programas Click&Move pueden ser mucho más complejos que simples índices y secuencias preprogramadas; puede tomar decisiones y realizar cálculos basados en muchas variables del sistema.
Tomemos, por ejemplo, una bomba servoaccionada que podría utilizarse para inflar eficazmente estructuras portátiles utilizadas para diversas instalaciones temporales. La velocidad de bombeo necesaria para inflar y mantener inflada la estructura será diferente en función de la altitud, la temperatura y la humedad del lugar en cuestión. Importando tablas de aire o gráficos psicométricos y adjuntando la instrumentación necesaria para los datos, Click&Move puede interpolar las tablas y calcular la velocidad ideal de la bomba, todo ello dentro del servoaccionamiento, eliminando la necesidad de un controlador y manteniendo la estructura perfectamente inflada.
Nuestro DigiFlex® Rendimiento™ Los servoaccionamientos pueden almacenar y ejecutar internamente programas Click&Move de tamaño pequeño y mediano. Compatibilidad con Click&Move integrada para FlexPro® pronto se podrán ver las unidades de disco.
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#6 Personalizaciones de varios ejes
La mayoría de la gente no sabe que podemos fabricar servoaccionamientos multieje basados en nuestros productos estándar de un solo eje. Nuestros servoaccionamientos suelen estar diseñados para controlar y alimentar exactamente un motor. En consecuencia, la relación entre servoaccionamientos y motores (o ejes de movimiento) en un sistema suele ser de 1:1. Sin embargo, aunque son mucho menos comunes, los servoaccionamientos multieje existen y pueden ser una mejor alternativa a los servoaccionamientos de un solo eje.Las soluciones multieje no suelen ofrecerse como productos estándar, pero pueden fabricarse con relativa facilidad como soluciones personalizadas. ADVANCED Motion Controls tiene mucha experiencia en la fabricación de servoaccionamientos multieje a medida, pero todos nuestros productos estándar son de un solo eje, lo que plantea la pregunta de por qué elegir un servoaccionamiento multieje en lugar de varios servoaccionamientos de un solo eje.
Disponer de un servoaccionamiento multieje tiene varias ventajas, pero la más evidente es el ahorro de espacio. Combinar varios ejes de servocontrol en la misma placa de circuito impreso no sólo es más compacto, sino que también puede reducir el espacio necesario para el cableado y el tiempo de instalación.
Aunque el ahorro de espacio es la ventaja más evidente de los servoaccionamientos multieje, no es necesariamente la más significativa. En muchos casos, un servoaccionamiento multieje puede resultar más económico. Construir dos servoaccionamientos en una sola placa de circuito impreso significa menos material desperdiciado y un menor tiempo de fabricación, pruebas y embalaje. En el caso de los servoaccionamientos personalizados, hay costes adicionales asociados a la ingeniería extra necesaria, pero estos costes iniciales pueden compensarse con el volumen.
Posiblemente, la ventaja más ignorada de los servoaccionamientos multieje es que pueden simplificar las reparaciones y reducir los costes al tener menos piezas únicas.
Un ejemplo de este concepto está en el Robot militar Talonpara el que hay dos ejes de movimiento para las bandas de rodadura y dos ejes de movimiento para el brazo de agarre. El robot cuenta con dos servoaccionamientos de doble eje. Se podría suponer que uno de los servoaccionamientos de doble eje controla los ejes de la pinza y el otro los de la banda de rodadura, pero no es así.
Cada servoaccionamiento de doble eje está diseñado para alojar un eje de la banda de rodadura y un eje de la pinza. De este modo, los dos accionamientos de la unidad son idénticos, y los militares sólo necesitan tener un tipo de servoaccionamiento en stock como repuesto. A los militares les gustan estas prácticas en aras de la eficiencia tanto en las necesidades de almacenamiento como en la simplificación de las reparaciones.
También hay que tener en cuenta que, aunque los servoaccionamientos no sean multiejes, se puede conseguir un efecto multieje similar utilizando tarjetas de montaje con Montaje en PCB servomotores.
Un sinfín de posibilidades
Estas son sólo algunas de las características menos conocidas de los servoaccionamientos, pero hay muchas más.
¿Hay alguna característica de los servoaccionamientos que le interese pero que no haya visto en la lista? Póngase en contacto con nosotros y háganoslo saber. Si lo tenemos, se lo haremos saber. Si no la tenemos, podemos hablar de una solución de servoaccionamiento personalizada.
Las nuevas características de los productos personalizados pueden convertirse en características habituales de los futuros productos estándar. La innovación en el sector del control del movimiento suele estar impulsada por las necesidades y los deseos de los clientes. Las características de los servoaccionamientos del futuro están limitadas en primer lugar por la imaginación.
por Jackson McKay, ingeniero de marketing
