Servoaccionamiento (del latín servus - sirviente, asistente, esclavo) o servoaccionamiento : un accionamiento mecánico con corrección de estado automática a través de retroalimentación negativa interna , de acuerdo con parámetros establecidos desde el exterior.
Un servoaccionamiento es cualquier tipo de accionamiento mecánico (dispositivo, cuerpo de trabajo) que incluye un sensor (posición, velocidad, esfuerzo, etc.) y una unidad de control de accionamiento (circuito electrónico o sistema de enlace mecánico) que mantiene automáticamente los parámetros necesarios en el sensor (y , respectivamente, en el dispositivo) de acuerdo con el valor externo establecido (posición de la perilla de control o valor numérico de otros sistemas).
En pocas palabras, un servoaccionamiento es un "ejecutor preciso automático": al recibir el valor de un parámetro de control como entrada (en tiempo real), "por sí mismo" (basado en las lecturas del sensor) busca crear y mantener este valor en la salida del actuador.
Los servoaccionamientos, como categoría de accionamientos, incluyen muchos reguladores y amplificadores diferentes con retroalimentación negativa, por ejemplo, impulsores hidráulicos, eléctricos y neumáticos para el accionamiento manual de elementos de control (en particular, sistemas de dirección y frenos en tractores y automóviles), sin embargo, el término "servoaccionamiento" se utiliza con mayor frecuencia (y en este artículo) para referirse a un accionamiento eléctrico con retroalimentación de posición utilizado en sistemas automáticos para accionar elementos de control y cuerpos de trabajo .
Los servoaccionamientos se utilizan actualmente en equipos de alto rendimiento en las siguientes industrias: ingeniería mecánica; líneas de producción automáticas: bebidas, envases, materiales de construcción, electrónica, etc., equipos de manipulación; poligrafía; carpintería, industria alimentaria.
La unidad de control más simple para un servoaccionamiento eléctrico se puede construir en un circuito para comparar los valores del sensor de retroalimentación y el valor establecido, con un voltaje de la polaridad apropiada (a través de un relé) aplicado al motor eléctrico. Los circuitos más complejos (en microprocesadores) pueden tener en cuenta la inercia del elemento accionado e implementar una aceleración y desaceleración suaves por parte del motor eléctrico para reducir las cargas dinámicas y un posicionamiento más preciso (por ejemplo, el accionamiento de los cabezales en los discos duros modernos).
Para controlar servoaccionamientos o grupos de servoaccionamientos, puede utilizar controladores CNC especiales que pueden construirse sobre la base de controladores lógicos programables (PLC).
Potencia del motor: de 0,05 a 15 kW.
Pares (nominales): 0,15 a 50 Nm.
Otra opción para el posicionamiento preciso de los elementos accionados sin un sensor de retroalimentación es el uso de un motor paso a paso . En este caso, el circuito de control cuenta el número requerido de pulsos (pasos) desde la posición del punto de referencia (esta característica se debe al ruido característico de un motor paso a paso en 3.5 "y unidades de CD / DVD al intentar volver a leer) Al mismo tiempo, el posicionamiento preciso está garantizado por sistemas paramétricos con retroalimentación negativa, que están formados por los polos correspondientes del estator y el rotor del motor paso a paso que interactúan entre sí.El sistema de control del motor paso a paso, activando el estator correspondiente polo, genera una señal de comando para el sistema paramétrico correspondiente.
Dado que un sensor generalmente controla el elemento accionado, un servo eléctrico tiene las siguientes ventajas sobre un motor paso a paso :
Desventajas en comparación con el motor paso a paso
El servoaccionamiento, sin embargo, puede utilizarse sobre la base de un motor paso a paso o además de él, combinando hasta cierto punto sus ventajas y eliminando la competencia entre ellos (el servoaccionamiento realiza un posicionamiento aproximado en el área de acción del correspondiente sistema paramétrico del motor paso a paso, y este último realiza el posicionamiento final con un par relativamente grande y fijación de posición).
PD:
No hay problema de fijación en un servoaccionamiento, a diferencia de uno paso a paso. El posicionamiento y la retención de alta precisión en una posición determinada están garantizados por el funcionamiento de la máquina eléctrica en modo válvula, cuya esencia se reduce a su funcionamiento como fuente de energía. Dependiendo del desajuste de posición (y otras coordenadas del accionamiento eléctrico), se forma una tarea de fuerza. Al mismo tiempo, la ventaja indudable del servoaccionamiento es la eficiencia energética: la corriente se suministra solo en la cantidad necesaria para mantener el cuerpo de trabajo en una posición determinada. A diferencia del modo paso a paso, cuando se aplica el valor máximo de corriente, lo que determina la característica angular de la máquina. La característica angular de la máquina es similar para pequeñas desviaciones a un resorte mecánico, que trata de "tirar" del cuerpo de trabajo al punto deseado. En un accionamiento paso a paso, cuanto mayor sea el desajuste de posición, mayor será la fuerza a una corriente constante.
1. Servo rotativo
2. Servo de movimiento lineal
Servoaccionamiento síncrono : le permite establecer con precisión el ángulo de rotación (con precisión de minutos de arco), la velocidad de rotación y la aceleración. Acelera más rápido que el asíncrono, pero muchas veces más caro.
Servo asíncrono ( Máquina asíncrona con sensor de velocidad): le permite establecer con precisión la velocidad, incluso a bajas velocidades.
Motores lineales : pueden desarrollar grandes aceleraciones (hasta 70 m / s²).
3. Según el principio de acción
En un servoaccionamiento electromecánico , el movimiento está formado por un motor eléctrico y una caja de cambios.
En un servoaccionamiento electrohidromecánico , el movimiento está formado por un sistema pistón-cilindro. Estos servoaccionamientos tienen un orden de magnitud de mayor velocidad en comparación con los electromecánicos.
Los servoaccionamientos se utilizan para el posicionamiento preciso (según el sensor) (la mayoría de las veces) del elemento accionado en sistemas automáticos:
Los servos de movimiento rotatorio se utilizan para :
Los servoaccionamientos de movimiento lineal se utilizan, por ejemplo, en máquinas para instalar componentes electrónicos en placas de circuito impreso.
Un servomotor es un servoaccionamiento con un motor diseñado para mover el eje de salida a la posición deseada (de acuerdo con la señal de control) y automáticamente mantener activamente esta posición.
Los servomotores se utilizan para accionar dispositivos controlados por la rotación del eje, como abrir y cerrar válvulas, interruptores, etc.
Las características importantes de un servomotor son la dinámica del motor, la uniformidad de movimiento, la eficiencia energética .
Los servomotores se utilizan ampliamente en la industria , como la metalurgia , las máquinas herramienta CNC , los equipos de prensa y estampado, la industria automotriz , el material rodante de tracción de los ferrocarriles .
La mayoría de los servoaccionamientos utilizaban motores con escobillas de 3 polos, en los que un rotor pesado con devanados gira dentro de los imanes.
La primera mejora que se aplicó fue un aumento en el número de devanados a 5. De esta manera, aumentó el par y la velocidad de aceleración. La segunda mejora es un cambio en el diseño del motor. Un núcleo de acero con bobinados es muy difícil de hacer girar rápidamente. Por lo tanto, se cambió el diseño: los devanados están fuera de los imanes y se excluye la rotación del núcleo de acero. Así, el peso del motor ha disminuido, el tiempo de aceleración ha disminuido y el coste ha aumentado.
Y finalmente, el tercer paso es el uso de motores sin escobillas. Los motores sin escobillas son más eficientes porque no hay escobillas ni contactos deslizantes. Son más eficientes, proporcionan más potencia, velocidad, aceleración, par.