Servo Motores

Control de Movimiento “YASKAWA” “Introducción al Control de Movimiento”

Version 1.00

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“Nuestra experiencia” Soluciones integrales en control de movimiento. ● Pioneros y líderes de la tecnología servo en Lima - Perú. ● Hace 2 años: 1er servo instalado y programado en Perú. ● Asistencia técnica y servicio. ●

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“Requerimiento de la Industria actual” Mayor Productividad. ● Mejor calidad. ● Procesos más complejos. ● Control de todas las variables de movimiento. ●

2

“Que es control de movimiento ?” Principalmente: Control de posición. ● Además: ●

●Control Velocidad. ●Control Torque.

2

“Tecnologías de control de movimiento” Mecánica. ● Neumática. ● Hidráulica. ● Freno Embrague. ● Variador vectorial. ● Motor a paso. ● Servomotor. ●

2

“Mecánica” Levas, excéntricas, transmisiones, cadenas, resortes, etc...para lograr movimiento. ■

Desgaste mecánico. ● Complejidad mecánica. ● Ocupa gran espacio. ● Ruido audible. ● Vibración/Choques mecánicos. ●

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“Neumática” Requiere compresor. ● Aire es compresible (Imprecisión). ● Es adecuado para control de dos posiciones: actuadores, o de pocas posiciones. ●

2

“Hidráulica” Requiere bomba hidráulica. ● Es un sistema poco limpio por la necesidad de fluido. ● Usualmente empleado para grandes potencias. ●

2

“Embrague - Freno” Desgaste mecánico (Mantenimiento). ● Precisión puede variar con el tiempo. ● Limitación de ciclos por minuto. ●

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“Variador Vectorial” Sistema optimo para variación de velocidad. ● Capacidad limitada de control de torque. ● Capacidad limitada de control de posición (posicionamiento simple). ● Costo menor comparado con Servomotor. ●

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“Motor Paso a Paso” Torque cae con velocidad. (A mayor potencia el efecto es más crítico). ● Torque nominal = Torque máximo. ● Precisión de posicionamiento: media. ● Corriente en reposo es alta. ● Temperatura de trabajo es alta. ● Sistema sencillo y económico. ●

2

“Servomotor” ●

Tecnología más precisa en control de: ● Posición, velocidad y torque.

Tecnología más rápida para posicionar. ● Tecnología más... ●

2

Diagrama de Radar

Diagrama de Radar Rango Control Velocidad

1000

Regulación de velocidad [%]

Tiempo Acel [sec.] 100

0.01 0.1 1

0.1 10 10

1 10

1 0.1 10

10 1

100

10 1 100

Ciclos / min.

Frecuencia de respuesta [Hz] 0.1

Servomotor. Variador Vectorial. Motor a Paso. Variador electrónico.

0.01

Precisión Posicionamiento [º]

“Diagrama de radar” Tiempo de Aceleración. ● Ciclos / minuto. ● Precisión de posicionamiento. ● Rango de Control de velocidad. ● Regulación de velocidad. ● Frecuencia de respuesta. ●

2

Servos

“Un servo es.......” Equipo electrónico que consta de dos partes: ■

● ●

Servo amplificador. Servo motor.

Sistema Sigma 3

“Un servo es usado para.......” ■

Un servoamplificador y motor se usan para: ● ● ●

Control muy preciso de velocidad Control muy preciso de torque. Control muy preciso de posición.

“Un servo es usado para.......” ■

Un servoamplificador y motor se usan para: ● ● ●

Control muy preciso de velocidad Control muy preciso de torque. Control muy preciso de posición.

“Un servo es usado para.......” ■

Un servoamplificador y motor se usan para: ● ● ●

Control muy preciso de velocidad Control muy preciso de torque. Control muy preciso de posición.

“Antes....” ■

Para controlar velocidad se usaba: ● ● ●

Arrancador. Motores de imán permanente. Reductor.. Salida

Entrada Arrancador

Motor

Reductor

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“Antes....” ■

Este equipo tenia limitaciones: ● ● ●

No tenia control de velocidad (apagado y prendido) Control y motor de respuesta lenta. No tenia realimentacion de velocidad, (imprecisión)

Salida

Entrada Arrancador

Motor

Reductor

5

“Control Preciso de velocidad” ■

Los Servos no tienen estas limitaciones: ● ●

●

Pueden ajustar velocidad. Control y motor sofisticados, velocidad de respuersta es muy rápida. Control muy preciso de la velocidad (encoder).

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“Control muy preciso de velocidad” Aplicaciones típicas de control de velocidad: ■

● ●

Bombas dosificadoras de precisión. Extrusoras de películas de precisión.

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“Un servo es usado para.......” ■

Un servoamplificador y motor se usan para: ● ● ●

Control muy preciso de velocidad Control muy preciso de torque. Control muy preciso de posición.

“Un servo es usado para.......” ■

Un servoamplificador y motor se usan para: ● ● ●

Control muy preciso de velocidad. Control muy preciso de torque. Control muy preciso de posición.

“Antes....” ■

Para controlar torque se usaba: ● ● ●

Limitadores mecánicos de torque. Embragues de fluido. Embragues electromagnéticos. Motor

Embrague electromagnético

Control de embrague. 0

100

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“Antes....” ■

Estos sistemas tenían limitaciones: ● ●

●

Componentes mécánicos requieren mantenimiento. Embragues de fluido no son limpios y requieren mantenimiento. Embrague electromagnéticos son ineficientes.

Motor

Embrague electromagnético

Control de embrague. 0

100

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“Control muy preciso de torque” ■

Los servos no tiene estas limitaciones: ● ● ●

Mantenimiento es mínimo. (45 años MTBF) Los componentes eléctricos son limpios. Eficiencia del sistema es del 95% aprox.

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“Control muy preciso de torque” ■

●

● ●

Aplicaciones típicas:

Enrollado (bobinado) de hilos, telas, plásticos y papel. Tapadoras de botellas. Dobladoras de tubos.

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“Un servo es usado para.......”

● ● ●

Control muy preciso de velocidad. Control muy preciso de torque. Control muy preciso de posición.

“Un servo es usado para.......” ■

Un servoamplificador y motor se usan para: ● ● ●

Control muy preciso de velocidad. Control muy preciso de torque. Control muy preciso de posición.

“Antes....” Cuando se requería control de posición se usaba: ■

● ● ●

Pistones neumáticos. Pistones hidráulicos. Switches límite, relevos y válvulas selenoides. Air or Oil

Soda LS LS

LS

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“Antes....” Cuando se requería control de posición se usaba: ■

● ● ●

Pistones neumáticos. Pistones hidráulicos. Switches límite, relevos y válvulas selenoides. Air or Oil

Soda LS LS

LS

“Antes....” Cuando se requería control de posición se usaba: ■

● ● ●

Pistones neumáticos. Pistones hidráulicos. Switches límite, relevos y válvulas selenoides. Air or Oil

Soda LS LS

LS

“Antes....” Cuando se requería control de posición se usaba: ■

● ● ●

Pistones neumáticos. Pistones hidráulicos. Switches límite, relevos y válvulas selenoides. Air or Oil

Soda LS LS

LS

“Antes....” ■

Estos sistemas tenían limitaciones: ●

● ●

Pistones neumáticos/hidráulicos requieren válvulas para controlar el flujo. Sistemas hidráulicos son sucios. Los switches límite, relevos y solenoides tiene una alta razon de fallas. Air or Oil

Soda LS LS

LS

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“Control muy preciso de posición” ■

Los servos no tienen estas limitaciones: ●

● ●

Velocidad de posicionamiento es ajustada electrónicamente. Los componentes electrónicos son limpios. Mantenimiento mínimo (45 años MTBF). Servo Motor Soda

Linear Actuator Servo Motor 15

“Control muy preciso de posición” ■

Aplicaciones típicas: ● ● ● ● ●

Robots. Alimentación a medida. Actuadores lineales. Mesas X-Y. Posicionadores (Pick and place)

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“Controles de movimiento”

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Cuando emplear servomotores ?

“Cuando emplear servomotores ?” ●

Cuando se requiere el mejor desempeño (diagrama de radar).

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Diagrama de Radar Rango Control Velocidad

1000

Regulación de velocidad [%]

Tiempo Acel [sec.] 100

0.01 0.1 1

0.1 10 10

1 10

1 0.1 10

10 1

100

10 1 100

Ciclos / min.

Frecuencia de respuesta [Hz] 0.1

Servomotor. Variador Vectorial. Motor a Paso. Variador electrónico.

0.01

Precisión Posicionamiento [º]

“Cuando emplear servomotores ?” ●

Cuando se requiere el mejor desempeño (diagrama de radar). – Ciclos / minuto. – Precisión de posicionamiento.

●

Cuando se desea controlar: – Posición, velocidad, torque.

●

Cuando se desean explotar sus ventajas: – Mantenimiento mínimo (45 años MTBF) – Sistema mecánico sencillo. – Versatilidad y rapidez en la variación de parámetros de movimiento. 2

Controles de movimiento

“Un control de movimiento es.......” ■

Similar a un CNC.

■Similar

a un PLC con funciones avanzadas de movimiento.

Control de Movimiento Yaskawa. 27

“Antes....” Los controles de movimiento de la máquina eran: ■

● ●

Lógica de reles o PLCs. Pistones hidráulicos o neumáticos..

PLC

I/O

Motor Solenoid Valves

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“Antes....” ■

Estos sistemas tenian limitaciones ● ● ●

Lógica de reles es complicada y poco fiable. Sistemas hidráulicos son sucios. Sistema conplejo (Muchos componentes).

PLC

I/O

Motor

Solenoid Valves

Motor Starter

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■ ● ● ●

“Con los controles de movimiento”

No se tiene limitaciones:

La programación es fácil, basada en PC. Tecnología de estado sólido es muy confiable. Los controles de movimiento están diseñados para manejar equipos de control de movimiento: (servomotores y motores a paso) Servo Motors

Motion Controller Servo Motor

Servo Amps Servo Motor

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Sistema de servo Control de movimiento

Amplificador

Analog Torque Reference

Corrientes

Sigma Servomotor

Position & Commutation (from encoder) Position Feedback

Servo motor Feedback & Power Connection 131.072 PPR

(including optional holding brake)

Sigma SGMG

IP67

Optional shaft seal

Tamaño Reducido

Vista en corte del servomotor

Capacidad de torque Pico: ■

Torque pico: 300% del nominal.

Sigma Servo Competitor Servo

Reduced Positioning Time

Servo Amplificador : Input Voltage

Output Voltage

Converter

Inverter +

L1

DC

T1

L2

T2

L3

T3

-

Input Current

Output Current

Modulación de ancho de pulso: Carrier Wave Analog Signal

Current Waveform PWM Output

Ejemplos: Aplicaciones realizadas

“Ejemplo de aplicaciones realizadas” ● ● ● ●

Dosificadores de harina-polvos. Corte a medida. Sistema de corte al vuelo. Renovación ejes para CNC.

“Maquinas Empacadoras”

“Dimensionamiento servomotores” Factores a tener en cuenta: ● ● ● ● ● ●

Configuración mecánica. Desempeño deseado. Velocidad nominal y máxima. Torque nominal y máximo. Inercia de la carga/Inercia del motor. Precisión requerida.

Dimensionamiento servomotor:

Select machine

■POWERMATIC

■

S.A.

JOSE CANCHUMANI PEÑA

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