10 diferencias entre servomotor y motor paso a paso
El servomotor consta de un motor, una unidad de control y un codificador o resolutor, un tipo de sistema de control de circuito cerrado. está diseñado para controlar con precisión la posición y la velocidad. El servomotor tiene cajas de engranajes para generar par de alta velocidad. A menudo vemos servomotores de CA y servomotores de CC.
Un motor paso a paso es un tipo de motor eléctrico de CC sin escobillas que puede dividir un proceso de rotación completo en varios pasos o incrementos iguales. La posición del motor se puede controlar con precisión sin la necesidad de un mecanismo de retroalimentación. A menudo vemos motores paso a paso de imán permanente (PM), motores paso a paso de reluctancia variable (VR) y motores paso a paso híbridos.
¿Cuáles son las diferencias de aplicación básica entre servos y motores paso a paso? ¿Dónde elegirías uno sobre el otro? Esta breve guía de 10 puntos ofrece una explicación sencilla y no técnica de las diferencias entre estas tecnologías de posicionamiento e intenta desmitificar el tema, aclarando muchos conceptos erróneos.
1. Comparación de par de motores paso a paso y servos:
Mucha gente cree que los motores paso a paso no tienen la capacidad de par de los servomotores. Esto no es necesariamente cierto. El par nominal de un motor paso a paso es muy similar al de un servo para un tamaño de bastidor comparable. Por supuesto, un servo tiene una clasificación de par máximo adicional que depende del tiempo y su curva de velocidad es considerablemente más flexible y tiene un mayor rendimiento que un paso a paso. Si una solución paso a paso tiene el tamaño correcto, ofrece una alternativa real de bajo costo a un servo.
2. Buenas aplicaciones para steppers:
Los servomotores, a pesar de muchas afirmaciones, no siempre son la mejor opción de rendimiento para las aplicaciones. La estructura de un motor paso a paso significa que las posiciones son pasos discretos en su ciclo de revolución. Si una aplicación requiere muy buena estabilidad en reposo, por ejemplo, posicionar un sistema de visión, un paso a paso siempre será mejor que un servo. Los servomotores resuenan hacia adelante y hacia atrás cuando están parados, lo que les confiere sus características de posicionamiento; Los motores paso a paso se mantienen muy estables cuando están parados.
3. ¿Cuándo un servo deja de serlo?
El término servo a menudo se refiere a un sistema con retroalimentación de circuito cerrado, por lo tanto, un servomotor es en realidad solo un servo cuando se acopla al variador para cerrar el circuito.
Esto también significa que se puede integrar cualquier tipo de motor en un servosistema para ofrecer un servosistema de coste optimizado. Estos servos de bajo costo utilizan motores paso a paso para brindar toda la funcionalidad de un servo al 50% del costo, siendo la velocidad el único inconveniente.
4. Qué mirar en una aplicación paso a paso:
Ciertas características de un motor paso a paso requieren una cuidadosa selección de aplicaciones. La curva de par de un motor paso a paso es muy corta y las altas RPM provocan una caída del par con bastante rapidez. Las velocidades muy bajas en los motores paso a paso también ofrecen un par bajo; por lo tanto, las aplicaciones verticales donde el motor mantiene una carga estacionaria a menudo no son adecuadas para motores paso a paso. Las aplicaciones que requieren una velocidad constante y muy suave también son difíciles con motores paso a paso debido a la resonancia creada por los pasos discretos; Sin embargo, esto a menudo se puede mejorar mediante micropasos o cerrando el ciclo.
5. ¿Qué es el micropaso?
¿Cómo puede un motor con sólo 200 pasos ofrecer 200.000 posiciones en una revolución? El controlador paso a paso que le da al motor la potencia y las fases correctas para su tarea es el producto que contiene la función de micropasos. Variando la corriente entre 2 polos en el motor podemos afectar la posición del rotor entre los dos polos. Si el conductor da el 50% de la corriente a cada polo, el rotor estará exactamente a medio camino entre los polos, ofreciendo por lo tanto semitonos. Muchos controladores pueden ofrecer pasos de 1/1000, aumentando así considerablemente la resolución. Tenga cuidado, el micropaso tiene un efecto negativo en la curva de par de los motores paso a paso, reduciendo el par hasta en un 30%.
6. "Apriete el par":
Una ventaja importante de los servomotores es su capacidad para controlar su par en la aplicación.
Los motores paso a paso funcionan constantemente a pleno par, por lo que es imposible utilizarlos en aplicaciones donde se requiere control de fuerza o par. Si un servomotor está conectado a un husillo de bolas, la aplicación puede ofrecer un control de fuerza preciso para empujar un producto o presionar productos juntos en el ensamblaje. Sin embargo, los sistemas paso a paso de circuito cerrado tienen la capacidad de ofrecer control de par.
7. El tamaño lo es todo:
Los servomotores y los motores paso a paso tienen el tamaño EXACTAMENTE del mismo modo. Se debe tener cuidado para garantizar que los requisitos de par para el motor paso a paso durante la aceleración (la fase del movimiento que consume más energía) se encuentren dentro de la curva de par nominal del motor.
Los servomotores tienen más flexibilidad ya que el par de aceleración generalmente puede encontrarse en la curva de par máximo del servomotor y solo el par cuadrático medio del ciclo general debe estar dentro de la curva de par nominal.
8. Tamaños para todas las aplicaciones:
Recuerde, la mayoría de los fabricantes de motores paso a paso y servomotores ofrecen el mismo tamaño de motor en diferentes longitudes. Esta característica permite obtener diferentes pares y valores de inercia con un motor del mismo tamaño, lo que permite un mayor grado de libertad en la selección. También permite un mayor rendimiento sin aumentar significativamente el tamaño del motor y por tanto el coste, dando como resultado una solución más rentable, más ligera y con menor espacio de instalación. Al mantener el tamaño del bastidor más pequeño y aumentar la longitud, los costes de cajas de cambios adicionales también se reducen significativamente.
9. No uses un mazo para romper una nuez.
Muchos servomotores están conectados a actuadores mecánicos, como transmisiones por correa, para convertir el movimiento giratorio en movimiento lineal. A menudo, los motores paso a paso se ignoran para esta aplicación bajo la presunción de que son demasiado lentos. Sin embargo, las transmisiones por correa generalmente tienen largas distancias de recorrido por revolución, y muchas transmisiones por correa de tamaño mediano se mueven 100 mm por revolución.
Para un movimiento relativamente rápido de 2 metros/seg., el motor tendría que girar a sólo 1200 rpm, dentro del alcance de un motor paso a paso de buena calidad. Un servomotor con un rendimiento de 12.000 rpm ofrecería una velocidad máxima de 20 metros/segundo, mucho más rápido de lo que puede viajar cualquier transmisión por correa. ¡No especifique demasiado la aplicación cuando no sea necesario!
10. Potencia es igual a rendimiento:
Tanto en los sistemas paso a paso como en los servosistemas, cuanto más corriente tenga, más par generará el motor. Si un servomotor con un tamaño de bastidor de 100 mm es el único tamaño que se adapta al espacio de aplicación, entonces el uso de un variador trifásico de 400 V CA ofrecerá un par significativamente mayor que una variante de 240 V CA. De manera similar, con un controlador paso a paso tiene la opción de variar el voltaje de CC al variador, muchos sistemas funcionan con 24 V CC, 48 V CC o 72 V CC, obviamente una fuente de alimentación de 72 V ofrecerá un aumento en el rendimiento con 24 V.
Una ventaja de un variador paso a paso es la cantidad de torque que se puede generar a partir de una simple fuente de alimentación de 48 V CC, lo que significa que el variador funciona con un voltaje de suministro seguro, lo que agrega el beneficio de un mantenimiento fácil y seguro.
En mi opinión:
Los motores paso a paso generalmente funcionan bajo control de circuito abierto. Los servomotores ofrecen retroalimentación posicional constante. La configuración de circuito cerrado que ofrecen los servomotores permite que el motor genere velocidades más rápidas y hasta tres veces el par que sus homólogos paso a paso.
A altas velocidades, los motores paso a paso suelen tener características de par deficientes. Comparando tamaños similares, los servomotores pueden generar velocidades y potencia entre dos y cuatro veces la velocidad de un motor paso a paso.
La precisión, resolución y reacción del servomotor son mucho mayores que las del dúo paso a paso con codificador utilizado y el control de circuito cerrado.
Los motores paso a paso se recomiendan comúnmente para aplicaciones sensibles a los costos y de bajo mantenimiento. Los steppers proporcionan estabilidad y flexibilidad; no fluctúan en su posicionamiento, especialmente bajo cargas dinámicas, y pueden funcionar en configuraciones de circuito abierto o cerrado. Si se ejecuta dentro de sus especificaciones, no se necesitan codificadores.
Los servomotores se recomiendan para aplicaciones de alta velocidad (normalmente superiores a 2000 RPM) y de alto par que requieren cambios dinámicos de carga. Los servomotores requieren mayor mantenimiento y una configuración más compleja, pero no crean problemas de vibración y/o resonancia como los motores paso a paso.
El servomotor es más caro que el motor paso a paso. La máquina adecuada es la mejor máquina. La configuración adecuada es la mejor. Por lo general, las máquinas de gran tamaño, las máquinas de cambio automático de herramientas, los enrutadores cnc para fabricación de moldes grandes, los enrutadores cnc de 4 ejes adoptan un servomotor, los enrutadores cnc normales, las máquinas de corte por láser cnc y las máquinas de corte por plasma cnc generalmente usan un motor paso a paso.
Si podemos ayudar en algo con los repuestos de la máquina CNC, bienvenido a contactarnos, haremos todo lo posible para brindarle asistencia.
