El servomotor forma parte del grupo de los electromotores y se define básicamente por una regulabilidad extrema y sus correspondientes posibilidades de control. En este contexto, permite la regulación precisa de posición de ángulo, aceleración y velocidad. Para dar cuenta de estas características, junto con el servomotor en sí, la estructura básica de cada servomotor incluye también un sensor de posición de rotor. El sensor de posición de rotor, también llamado sensor de posición, codificador rotatorio o sistema de reacción (retroalimentación) del motor, es capaz de registrar la posición del eje del motor dada en un determinado momento.
Del tratamiento posterior de la información y de los posibles ajustes de conexión se encarga una electrónica de regulación: el denominado servorregulador, que suele estar instalado fuera del servomotor. Este compara los valores actuales con los previstos y los corrige si es necesario, de forma que se genera un circuito regulador. La operación descrita tiene lugar de forma continua y su objetivo es reducir un mínimo o compensar potenciales diferencias entre valores teóricos y reales (actuales). Básicamente, el rotor del servomotor mantiene su posición fija; pero mediante los efectos de carga, presión u otras condiciones marco pueden producirse modificaciones de posición.
Como sistema regulador, el circuito regulador contribuye en gran medida a la concepción de un servomotor. Su funcionamiento puede ser regulado por pares motor, por velocidades o por posiciones. Mediante sistemas reguladores con conexión en cascada es posible combinar estas variantes.
Motor y regulador para llegar al servoaccionamiento
La interacción de servomotor y servorregulador en el circuito regulador cerrado se denomina servoaccionamiento. En primera instancia, es secundario el tipo de construcción de que dispone el motor eléctrico. Ya sea motor de corriente continua, motor síncrono o motor asíncrono: mediante el circuito regulador cerrado con servorregulador, el servoaccionamiento se convierte en una unidad de accionamiento compacta.
El motor actuador (p. ej. motor paso a paso) se diferencia, por el contrario, en lo que respecta al control. Mientras que el servomotor funciona en un circuito de motor cerrado, los motores actuadores solo funcionan de forma no regulada.
En algunos casos, para adaptar revoluciones y par motor a la aplicación se utiliza un reductor en el servoaccionamiento. En la práctica, servomotor y regulador deben estar armonizados (adaptados el uno al otro) para que funcionen de forma eficiente. Gracias a sus flexibles posibilidades de configuración, los servoaccionamientos de Harmonic Drive AG – como, por ejemplo, CanisDriveÒ y LynxDriveÒ – presentan una alta compatibilidad con casi la totalidad de los servorreguladores del mercado. Con el servorregulador de la serie YukonDrive®, adaptado especialmente a las necesidades de los servoaccionamientos Harmonic Drive®, hay disponible un sistema de accionamiento preconfigurado, incluyendo servomotor, de una misma fuente. En aplicaciones específicas, los sistemas de accionamiento Harmonic Drive® preconfigurados ofrecen una solución individualizada.
Componentes generales de un servoaccionamiento
Exacto registro de posición: la esencia del servomotor
No solo se brindan diferentes posibilidades en lo que respecta al tipo de servomotor, ya que en el registro de la posición de rotor existen a su vez diferentes métodos de medición. Aquí se distingue fundamentalmente entre aparatos de medición incremental, singleturn absolute y multiturn absolute para el registro de posicionamiento.
Una característica diferencial fundamental en el registro de posicionamiento se encuentra en el tipo físico de la generación de posición. Aquí se emplean fundamentalmente procedimientos de medición ópticos, magnéticos, electromagnéticos, inductivos o capacitativos. Las señales brutas se procesan el en sensor de posición de rotor y son transmitidas al servorregulador como valores de posición incrementales, singleturn absolute o multiturn absolute
Dependiendo del codificador rotatorio seleccionado se transmitirán entonces señales análogas, análogas y digitales, o bien señales puramente digitales. Como interfaz de datos para las señales digitales en Europa se suele utilizar un EnDatÒ, HIPERFACEÒ, BiSS o SSI.
Los servomotores se utilizan en primera línea allí donde se requieren enormes precisión y dinámica. Así, entre otros, se utilizan en instalaciones industriales y en la fabricación automatizada, pero también en diferentes aplicaciones en máquinas de embalaje y de herramientas. Estas últimas se benefician especialmente de modernas técnicas de control y de regulación, ya que estas técnicas permiten elaborar piezas de trabajo incluso en formas complejas y laboriosas.
Otro campo de aplicación de servomotores es la tecnología de defensa. Aquí son determinantes tiempos de reacción breves y altas posibilidades de dar en el blanco, de forma que los sistemas militares de tierra confían en servomotores con un robusto y altamente dinámico sistema electrónico regulador y de potencia. Con frecuencia se implementan en aparatos indicadores. El espectro de utilización del servomotor, en cualquier caso, va mucho más allá de los ámbitos militar e industrial. A nivel humano, los servomotores ofrecen un gran rendimiento en el marco de los llamados «exoesqueletos». Para asistir a personas con discapacidades (por ejemplo, parálisis o enfermedades tales como atrofia muscular y Parkinson) en rutinas de movimiento cotidianas se colocan varios servomotores en una estructura de apoyo. El exoesqueleto se coloca en el cuerpo de forma que los servomotores dispuestos apoyan patrones de movimiento exactamente determinados y, en su caso, hacen posible andar y estar de pie.
Servomotores como fundamento de la robótica
La tecnología de servoaccionamientos también representa una base elemental para la totalidad de la robótica. Cada vez más usuarios utilizan las posibilidades de los robots inteligentes y plantean extremas exigencias en lo que respecta a la dinámica y a la disponibilidad. Para responder a estos retos, en constante crecimiento, el sector de los fabricantes de robots apuesta por las características únicas de los servomotores como accionamiento eléctrico regulado. Ya sea en la medina o en la industria: el desarrollo de la robótica contribuye, a la vez que plantea retos, al desarrollo innovador de la tecnología de servoaccionamientos.
Otros ámbitos de aplicación son, entre otros, el sector del automóvil, la ingeniería de aparatos, mecánica y de dispositivos, así como las instalaciones de manejo y de transporte. Gracias a unas magníficas densidad de potencia y eficiencia energética, los ámbitos de aplicación se amplían continuamente.