motores paso a pasoLos servomotores son dispositivos de movimiento discreto con una ventaja de bajo costo sobre los servomotores. Son dispositivos que convierten energía mecánica en energía eléctrica. Un motor que convierte energía mecánica en energía eléctrica se llama "generador"; un motor que convierte energía eléctrica en energía mecánica se llama "motor". Los motores paso a paso y los servomotores son productos de control de movimiento que pueden localizar con precisión el movimiento de los equipos de automatización y la forma en que se mueven, y se utilizan principalmente en la fabricación de equipos de automatización.
Existen tres tipos de rotores para motores paso a paso: reactivo (tipo VR), de imán permanente (tipo PM) e híbrido (tipo HB). 1) Reactivo (tipo VR): engranaje con dientes de rotor. 2) Imán permanente (tipo PM): rotor con imán permanente. 3) Híbrido (tipo HB): engranaje con imán permanente y dientes de rotor. Los motores paso a paso se clasifican según los devanados del estator: existen series de dos, tres y cinco fases. Los motores con dos estatores se denominan motores de dos fases y los que tienen cinco estatores, motores de cinco fases. Cuantas más fases y ciclos tenga un motor paso a paso, mayor será su precisión.
Los motores HB pueden lograr movimientos incrementales pequeños y muy precisos, mientras que los motores PM generalmente no requieren una alta precisión de control.motores HBpueden lograr requisitos de control de movimiento lineal complejos y precisos. Los motores PM son relativamente pequeños en par y volumen, generalmente no requieren alta precisión de control y son más económicos en costo. Industrias: maquinaria textil, envasado de alimentos. En términos de proceso de producción y precisión de control del motor,motores paso a paso HBSon de gama superior a los motores paso a paso PM.
Los motores paso a paso y los servomotores son ambos productos de control de movimiento, pero difieren en su rendimiento. Un motor paso a paso es un dispositivo de movimiento discreto que recibe una orden y ejecuta un paso. Los motores paso a paso convierten la señal de pulso de entrada en un desplazamiento angular. Cuando el controlador del motor paso a paso recibe una señal de pulso, hace girar el motor un ángulo fijo en la dirección establecida. Un servomotor es un sistema de servocontrol en el que las señales eléctricas se convierten en par y velocidad para accionar un objeto de control, lo que permite controlar la velocidad y la precisión de la posición.
✓ Los motores paso a paso y los servomotores son bastante diferentes en términos de características de baja frecuencia, características de frecuencia de momento y capacidad de sobrecarga:.
Precisión de control: cuantas más fases y filas de motores paso a paso, mayor será la precisión; la precisión de control de los servomotores de CA está garantizada por el codificador rotatorio en el extremo posterior del eje del motor, cuantas más escalas del codificador, mayor será la precisión.
✓ Características de baja frecuencia: los motores paso a paso son propensos a vibraciones de baja frecuencia a bajas velocidades. Este fenómeno, determinado por el principio de funcionamiento de los motores paso a paso, perjudica el funcionamiento normal de la máquina, y generalmente se utiliza tecnología de amortiguación para contrarrestarlo. Los sistemas servo de CA cuentan con una función de supresión de resonancia que compensa la falta de rigidez de la maquinaria. El funcionamiento es muy suave y no se producen vibraciones, incluso a bajas velocidades.
✓ Características de par-frecuencia: el par de salida de los motores paso a paso disminuye con el aumento de la velocidad, por lo que su velocidad máxima de funcionamiento es de 300-600 RPM; los servomotores pueden generar el par nominal hasta la velocidad nominal (generalmente 2000-3000 RPM), y por encima de la velocidad nominal la salida de potencia es constante.
✓ Capacidad de sobrecarga: los motores paso a paso no tienen capacidad de sobrecarga; los servomotores tienen una gran capacidad de sobrecarga.
✓ Rendimiento de respuesta: los motores paso a paso tardan entre 200 y 400 ms en acelerar desde la posición de reposo hasta la velocidad de funcionamiento (varios cientos de revoluciones por minuto); el servomotor de CA ofrece un mejor rendimiento de aceleración y puede utilizarse en situaciones de control que requieren arranques y paradas rápidos. El servomotor de CA Panasonic MASA de 400 W, por ejemplo, acelera desde la posición de reposo hasta su velocidad nominal de 3000 RPM en tan solo unos milisegundos.
Rendimiento operativo: los motores paso a paso se controlan en lazo abierto y son propensos a la pérdida de pasos o al bloqueo cuando la frecuencia de arranque es demasiado alta o la carga es demasiado grande, y a sobrepasar la velocidad máxima al detenerse; el servomotor de CA se controla en lazo cerrado y el controlador puede muestrear directamente la señal de retroalimentación del codificador del motor, por lo que generalmente no hay pérdida de pasos ni sobrepaso del motor paso a paso, y el rendimiento del control es más fiable.
El servomotor de CA ofrece un mejor rendimiento que el motor paso a paso, pero este último tiene la ventaja de un precio más bajo. El servomotor de CA supera al motor paso a paso en velocidad de respuesta, capacidad de sobrecarga y rendimiento, pero el motor paso a paso se utiliza en aplicaciones menos exigentes debido a su mejor relación costo-rendimiento. Gracias a la tecnología de lazo cerrado, los motores paso a paso de lazo cerrado ofrecen una excelente precisión y eficiencia, alcanzando un rendimiento similar al de los servomotores, pero con la ventaja de un precio más accesible.
Mirar hacia el futuro y definir áreas emergentes. Las aplicaciones de motores paso a paso han experimentado cambios estructurales, con el mercado tradicional alcanzando la saturación y el surgimiento de nuevas industrias. Los motores de control y los sistemas de accionamiento de la empresa están ampliamente integrados en instrumentos médicos, robots de servicio, automatización industrial, información y comunicación, seguridad y otras industrias emergentes, que representan una parte relativamente grande del negocio total y están creciendo a un ritmo acelerado. La demanda de motores paso a paso está relacionada con la economía, la tecnología, el nivel de automatización industrial y el nivel de desarrollo técnico de los propios motores paso a paso. El mercado ha alcanzado la saturación en industrias tradicionales como la automatización de oficinas, las cámaras digitales y los electrodomésticos, mientras que siguen surgiendo nuevas industrias, como la impresión 3D, la generación de energía solar, los equipos médicos y las aplicaciones automotrices.
| Campos | Aplicaciones específicas |
| Automatización de oficinas | Impresoras, escáneres, fotocopiadoras, equipos multifunción, etc. |
| Iluminación de escenario | Control de la dirección de la luz, enfoque, cambio de color, control puntual, efectos de iluminación, etc. |
| Bancario | Cajeros automáticos, impresión de billetes, producción de tarjetas bancarias, máquinas contadoras de billetes, etc. |
| Médico | Tomógrafo computarizado, analizador hematológico, analizador bioquímico, etc. |
| Industrial | Maquinaria textil, maquinaria de embalaje, robots, cintas transportadoras, líneas de montaje, máquinas de colocación, etc. |
| Comunicación | Acondicionamiento de señal, posicionamiento de antena móvil, etc. |
| Seguridad | Control de movimiento para cámaras de vigilancia. |
| Automotor | Control de válvulas de aceite/gas, sistema de dirección asistida. |
Industria emergente 1: La impresión 3D continúa logrando avances en tecnología de I+D y ampliando sus aplicaciones, con mercados nacionales e internacionales que crecen a un ritmo aproximado del 30 %. La impresión 3D se basa en modelos digitales, apilando materiales capa por capa para crear objetos físicos. El motor es un componente energético importante en la impresora 3D; su precisión afecta el resultado de la impresión. Generalmente, la impresión 3D utiliza motores paso a paso. En 2019, la industria global de la impresión 3D alcanzó los 12 mil millones de dólares, lo que representa un aumento del 30 % interanual.
Industria emergente 2: Los robots móviles están controlados por ordenador y cuentan con funciones como movimiento, navegación automática, control multisensor, interacción en red, etc. Su uso más importante en la producción práctica es la manipulación, con un alto grado de falta de estandarización.
Los motores paso a paso se utilizan en el módulo de accionamiento de los robots móviles, y la estructura principal de accionamiento se compone de motores y reductores (cajas de engranajes). Si bien la industria robótica industrial nacional comenzó más tarde que la extranjera, se encuentra a la vanguardia en el campo de los robots móviles. Actualmente, los componentes principales de los robots móviles se fabrican principalmente en el país, y las empresas nacionales han alcanzado prácticamente los estándares de precisión requeridos en todos los aspectos, con una menor presencia de empresas extranjeras competidoras.
El mercado chino de robots móviles alcanzará aproximadamente los 6200 millones de dólares en 2019, un 45 % más que el año anterior. Se lanzarán internacionalmente robots de limpieza profesionales con una eficiencia de limpieza significativamente mayor. El lanzamiento del "segundo robot" en 2018 siguió al del robot humanoide. Este robot aspirador comercial inteligente cuenta con múltiples sensores para detectar obstáculos, escaleras y movimiento humano. Puede funcionar durante tres horas con una sola carga y limpiar hasta 1500 metros cuadrados. El "segundo robot" puede reemplazar gran parte de la carga de trabajo diaria del personal de limpieza y aumentar la frecuencia de aspirado y limpieza, además de las tareas de limpieza ya existentes.
Industria emergente 3: Con la introducción de 5G, aumenta el número de antenas para estaciones base de comunicación y también el número de motores necesarios. En general, se requieren 3 antenas para estaciones base de comunicación convencionales, de 4 a 6 antenas para estaciones base 4G, y se prevé un aumento adicional en el número de estaciones base y antenas para aplicaciones 5G, ya que deben cubrir tanto la comunicación tradicional de telefonía móvil como las aplicaciones de comunicación de IoT. Los productos de control de motores con componentes de reductor se están convirtiendo en un desarrollo personalizado habitual para plantas de antenas de estaciones base. Se utiliza un motor de control con reductor para cada antena ESC.
El número de estaciones base 4G aumentó en 1,72 millones en 2019, y se espera que la construcción de 5G abra un nuevo ciclo. 2019, el número de estaciones base de telefonía móvil en China alcanzó los 8,41 millones, de los cuales 5,44 millones eran estaciones base 4G, lo que representa el 65%. 2019, el número de nuevas estaciones base 4G aumentó en 1,72 millones, el mayor desde 2015, debido principalmente a 1) la expansión de la red para cubrir zonas sin cobertura en áreas rurales. 2) La capacidad de la red central se actualizará para sentar las bases para la construcción de la red 5G. La licencia comercial 5G de China se emitirá en junio de 2019, y para mayo de 2020, se abrirán más de 250.000 estaciones base 5G en todo el país.
Industria emergente 5: Los dispositivos médicos constituyen uno de los principales escenarios de aplicación para los motores paso a paso y uno de los segmentos en los que Vic-Tech participa activamente. Desde metales hasta plásticos, los dispositivos médicos requieren un alto nivel de precisión en su fabricación. Muchos fabricantes de dispositivos médicos utilizan servomotores para cumplir con los requisitos de precisión, pero dado que los motores paso a paso son más económicos y compactos que los servomotores, y su precisión puede satisfacer las necesidades de algunos dispositivos médicos, se utilizan en la industria de fabricación de dispositivos médicos e incluso reemplazan a algunos servomotores.
Fecha de publicación: 19 de mayo de 2023