Guía de selección de servomotores MPM
Descripción general de los servomotores MPM
Los Kinetix MP-Series de inercia media (Boletín MPM) son servomotores de inercia media, compactos y de alta potencia de Rockwell Automation. Estos servomotores aprovechan la tecnología de motor inteligente Kinetix MPL bien probada y los estándares de alta calidad para proporcionar una solución de control de movimiento rica en características para aplicaciones con cargas útiles pesadas y alta inercia. Algunas de las aplicaciones típicas de los servomotores Kinetix MPM incluyen:
- Impresión
- Automotor
- Manejo web
- Conversión de materiales
Además, los servomotores Kinetix MP-Series de inercia media ofrecen una amplia gama de par de parada continuo de 2,18 Nm a 62,8 Nm (19,3 a 556 lb pulg) y par de parada máximo de 6,60 Nm a 154,2 Nm (58,0 a 1365 lb pulg). Están disponibles en potencias nominales de 0,75 kW a 7,5 kW (potencia de salida nominal del motor) y en dos clases de tensión de armadura: 460 V CA y 230 V CA de devanados.
Los servomotores MPM también proporcionan dimensiones métricas IEC estándar para montaje y conectores DIN giratorios SpeedTEC con orientaciones de conector flexibles para facilitar el enrutamiento de cables. Además, sus devanados están optimizados para múltiples opciones de velocidad con servovariadores Allen-Bradley Kinetix compatibles.
Nota: Los servomotores Kinetix MPM-Series se clasifican ampliamente en dos clases de voltaje de entrada: clase de 200 VCA y clase de 400 VCA.
Selección del servomotor Kinetix MPM correcto
En general, un servomotor suele ser una parte de un servosistema que proporciona movimiento a una carga conectada: levantarla, moverla, mecanizarla, inspeccionarla, etc. Esencialmente, el servomotor funciona como el músculo del servomecanismo, ya que proporciona el par y la velocidad (punto de carga necesario) necesarios para realizar una función determinada, por ejemplo, para mover y acelerar la carga conectada según lo ordenado por un servocontrolador o según el voltaje y la corriente aplicados.
Por lo tanto, es necesario seleccionar un servomotor que pueda cumplir de forma fiable con los requisitos de su servosistema. Para hacerlo, debe considerar varios factores al seleccionar el servomotor, incluido el par o la fuerza de carga requeridos, el perfil de movimiento, la velocidad, la envolvente física disponible y las clasificaciones ambientales especificadas. Esto significa que el servomotor seleccionado debe proporcionar la velocidad y el par de carga requeridos, caber en el espacio de instalación disponible y funcionar de manera confiable en las condiciones ambientales sujetas a su aplicación.
En ese sentido, estos son los diversos factores que debe evaluar al seleccionar un servomotor Allen-Bradley Kinetix MPM para una aplicación específica.
1) Inercia de carga
Dimensionar y seleccionar correctamente un servomotor Kinetix MPM comienza con saber la cantidad de carga que se moverá, que se describe en términos de inercia. Específicamente, la relación de inercia es crucial al dimensionar un servomotor MPM. La relación de inercia se define como la relación entre la inercia de la carga y la inercia del motor, calculada mediante la siguiente fórmula: Relación de inercia = JL/JM ; dónde,
- JL = Momento de inercia de la carga total, reflejada en el servomotor
- JM = Momento de inercia del servomotor
Puede encontrar el momento de inercia de los servomotores Kinetix MPM en las hojas de datos proporcionadas por Rockwell Automation. Sin embargo, calcular el momento de inercia de la carga puede ser un poco complicado porque cada componente en el servosistema que debe ser movido por el servomotor MPM contribuye a la inercia total de la carga ( JL ). Esto incluye la carga conectada y otros componentes mecánicos de la transmisión del servosistema, como tornillos de avance, acoplamientos, rieles, etc.
2) Requisitos de velocidad
Conocer el perfil de movimiento y la relación de inercia del servosistema en el que se utilizará el servomotor MPM ayuda a determinar la velocidad, el par y la aceleración necesarios del motor. Para aplicaciones que impliquen tareas no repetitivas como el fresado, debe determinar la velocidad máxima necesaria (velocidad) y la aceleración, y seleccionar un servomotor MPM cuya clasificación de velocidad pueda cumplir con los requisitos de velocidad de tales cargas.
Para los servosistemas necesarios para realizar tareas repetitivas, debe trazar las velocidades necesarias del servomotor y tener en cuenta el tiempo de aceleración y desaceleración, ya que los servomotores MPM estándar no pueden cambiar su velocidad en pasos. Los servomotores de la serie Kinetix MPM proporcionan velocidades base de 1250 a 6000 RPM, velocidades nominales que varían de 1750 a 5000 RPM y velocidades máximas que varían de 2000 a 7000 RPM.
3) Requisitos de par
Dependiendo de su aplicación de control de movimiento, existen diferentes requisitos de velocidad y par que deberá cumplir el servomotor Kinetix MPM seleccionado. Mientras que la capacidad de un servomotor se describe por su curva de par-velocidad, los requisitos de una aplicación se ilustran mejor utilizando sus perfiles de par y velocidad, que son elementos críticos adicionales en la selección del servomotor MPM adecuado.
Una vez que se determinan los requisitos de velocidad e inercia de la carga, el siguiente paso es calcular los valores de torque requeridos. Esto se puede establecer a partir de las curvas de par-velocidad proporcionadas de los servomotores MPM. Los cálculos de par deben realizarse para determinar el par máximo requerido, el par continuo y la velocidad máxima del motor. La cantidad de par continuo requerido del servomotor MPM debe estar dentro de la región de funcionamiento continuo de la curva de par-velocidad del servomotor. Al mismo tiempo, la cantidad de par máximo requerido del servomotor MPM debe estar dentro de la región de funcionamiento intermitente de la curva de par-velocidad del servomotor.
- Par continuo: también conocido como par RMS (Root Mean Square), el par continuo indica el par que el servomotor puede generar durante un ciclo de carga completo. Su valor debe estar dentro de la región continua de la curva de par-velocidad del motor para mantener la velocidad requerida.
- Par máximo: Este es el par máximo requerido en cualquier punto a lo largo del ciclo de carga. Idealmente, el valor de par máximo debe estar dentro de la región intermitente de la curva de par-velocidad del servomotor, ya que no es sostenible. Si el par máximo requerido está en la región continua de la curva de par-velocidad del motor, lo más probable es que el servomotor esté sobredimensionado.
Nota: Las curvas de par-velocidad del servomotor proporcionadas por Rockwell Automation son esenciales al dimensionar y seleccionar los servomotores MPM. Por ejemplo, para evitar que su servomotor se sobrecaliente durante el uso, seleccione un servomotor MPM que incluya todas las capacidades específicas requeridas para su aplicación.
Las curvas de par-velocidad proporcionadas también aseguran que las velocidades y los pares requeridos de la aplicación, ya sea intermitente (pico) o continuo, se puedan lograr con el servomotor Kinetix MPM que seleccione. Entonces, después de examinar los perfiles de velocidad y par de su aplicación y calcular el par RMS, verifique las curvas de velocidad-par de los servomotores Kinetix MPM específicos y vea si se ajustan a su aplicación.
4) Tamaño del marco
Los servomotores Kinetix MPM están actualmente disponibles en cuatro tamaños de estructura: 215 mm, 165 mm, 130 mm y 115 mm. Estos tamaños de marco presentan de 1 a 4 longitudes de pila magnética de tierras raras de alta energía.
En general, el tamaño físico de un servomotor suele estar determinado por su capacidad continua de producción de par con un equilibrio entre la longitud del motor y el diámetro del motor. Por ejemplo, un servomotor Kinetix MPM-Series con un diámetro pequeño y una longitud mayor puede tener la misma clasificación de torque que un servomotor Kinetix MPM de mayor diámetro y menor longitud. Además, puede lograr los requisitos de potencia de su servosistema utilizando un servomotor Kinetix MPM más pequeño y multiplicando su par de salida a través de una caja de engranajes o aplicando tecnologías alternativas, como la tecnología de motor de transmisión directa, servomotores sin marco/kit o lineales. Cada una de las tecnologías de servomotor mencionadas anteriormente está disponible con diferentes tamaños de estructura de motor que pueden abordar requisitos de espacio específicos.
5) Tipo de elemento de retroalimentación
En la mayoría de los servosistemas, el dispositivo de retroalimentación suele estar integrado en el servomotor, pero también se puede usar como una unidad independiente instalada a cierta distancia del motor. Su función es analizar la correlación entre la señal de entrada de control proporcionada por el servocontrolador del sistema y la posición en tiempo real del servomotor. A continuación, genera una señal de retroalimentación adecuada a partir de la evaluación, que envía al servoaccionamiento conectado y/o al servocontrolador del sistema a través de su bucle de control. El elemento de retroalimentación puede ser un codificador, un sensor de efecto Hall, un potenciómetro, un resolver, un transductor lineal o un sistema de visión avanzado.
Para seleccionar el mejor elemento de retroalimentación para su servosistema, asegúrese de comprender los requisitos de resolución del sistema, así como los requisitos de control de velocidad, posición y par de su aplicación de control de movimiento.
La serie Kinetix MPM está disponible con una opción de codificadores de alto rendimiento y alta resolución de múltiples vueltas (-M) o de una sola vuelta (-S). Por lo tanto, según los requisitos de control de movimiento y resolución de su sistema, seleccione un servomotor Kinetix MPM que incorpore cualquiera de los siguientes codificadores:
- Un codificador de alta resolución de una sola vuelta que proporciona retroalimentación de posición absoluta en una sola vuelta.
- Un codificador multivuelta de alta resolución que proporciona retroalimentación de posición absoluta en 4096 vueltas. Este codificador no requiere una batería de respaldo.
- Codificadores multivuelta y monovuelta con 1024 ciclos sen/cos por revolución para un máximo de 2097, 152 CPR (conteos por revolución) o resolución de 21 bits. Rockwell Automation suministra estos encoders con los siguientes servomotores Kinetix MPM: servomotores MPM-A/B215x, MPM-A/B165x, MPM-A/B130x, MPM-A/B115x.
6) Servovariadores Kinetix compatibles
Como se indicó anteriormente, los servomotores a menudo forman parte de un sistema de servomecanismo de circuito cerrado que incluye un servoaccionamiento, un elemento de retroalimentación y un servocontrolador. El servoaccionamiento funciona como el cerebro del sistema de servomecanismos; recibe una señal de entrada de comando del controlador del sistema y la amplifica para proporcionar una cantidad absoluta de voltaje y corriente de entrada al servomotor conectado, lo que permite que el motor realice el movimiento requerido.
El servoaccionamiento también puede ajustar las variables operativas del servomotor en tiempo real en función del valor de error entre la señal de comando de referencia y la señal de retroalimentación del sistema. Esto asegura que el servomotor esté funcionando según lo ordenado. Por lo tanto, al seleccionar un servomotor Kinetix MPM, asegúrese de verificar también sus servovariadores Kinetix compatibles para un rendimiento efectivo del servosistema.
Los servomotores de inercia media Kinetix MP-Series (Boletín MPM) son compatibles con estos servovariadores Kinetix de Allen-Bradley:
- Servovariadores Kinetix 300 de un solo eje, EtherNet/IP
- Servovariadores Kinetix 350 EtherNet/IP de un solo eje
- Servovariadores modulares Kinetix 6500 y Kinetix 6200 de varios ejes
- Servovariadores Kinetix 7000 de alta potencia
- Servovariadores Kinetix 2000 multieje de baja potencia
- Servovariadores Kinetix 5700 EtherNet/IP multieje
- Servovariadores multieje Kinetix 6000
- Servovariadores Kinetix 5500 EtherNet/IP. Para usar estos servovariadores con los servomotores Kinetix MPM de clase 200 V, se requiere el kit de conversión de retroalimentación de Hiperface a DSL (n.º de catálogo 2198-H2DCK, serie B o superior).
7) Opciones de motor disponibles
Los servomotores Kinetix MPM-Series están disponibles con varias características opcionales, que incluyen:
- Un freno de retención de 24 voltios CC, que también funciona como un freno de parada ocasional
- Sellos de eje a base de nitrilo y kits de reemplazo utilizados para modificaciones/instalaciones en campo. Los kits también incorporan un lubricante para minimizar el desgaste en el servosistema. Los sellos del eje deben inspeccionarse y reemplazarse periódicamente, ya que están sujetos a desgaste. Se recomienda que los reemplace cada tres meses.
- Un kit de presión de aire positiva (Cat. No. MPF-7-AIR-PURGE). Este kit generalmente se monta en el enchufe del conector de retroalimentación del servomotor MPM para proporcionar presión de aire positiva adicional, lo que ayuda a reducir aún más la posibilidad de contaminación en el servomotor.
Verifique si el servomotor Kinetix MPM que pretende seleccionar está disponible con las características opcionales antes mencionadas, ya que brindan funcionalidad adicional para aplicaciones de control de movimiento con cargas útiles más pesadas y mayor inercia.
8) Conectores y cables compatibles
Asegúrese de seleccionar un servomotor Kinetix MPM que esté equipado con conectores DIN SpeedTEC compatibles. Además, asegúrese de que se proporcionen los cables y enchufes necesarios para usar con el servomotor MPM que planea comprar.
En general, los motores Kinetix MPM-A/Bxxx son compatibles con los cables de servo 2090-CxxM7xx y con los conectores de cable DIN SpeedTEC M4 y M7. Los enchufes de cable M4 requieren una junta tórica, mientras que los enchufes de cable M7 deben conectarse con un cuarto de vuelta.
9) Especificaciones Ambientales
Los factores ambientales, como la temperatura ambiente, la humedad y la presión del aire, afectan la selección general de los servomotores Kinetix MPM porque si las condiciones del entorno de trabajo son diferentes de las clasificaciones ambientales del servomotor seleccionado, su rendimiento cambiará. Por ejemplo, cuanto mayor sea la temperatura ambiente (alrededor) de un servomotor, menor será el par continuo posible. Por lo tanto, en un entorno de trabajo donde se requiere una temperatura ambiente alta y/o un par continuo, se puede implementar refrigeración líquida, pero se debe evitar el contacto directo del refrigerante y la mecánica y las conexiones del servomotor.
Otros factores ambientales que se deben tener en cuenta al seleccionar un servomotor MPM incluyen la presencia de contaminantes (físicos, químicos), niveles tolerables de choque mecánico y vibración, humedad relativa, clasificaciones de envolvente requeridas, especificaciones de los sellos del eje, etc.
En general, los servomotores Kinetix MPM-Series requieren una temperatura de funcionamiento de 0 a 40 grados Celsius (32 a 104 grados Fahrenheit), humedad relativa (almacenamiento) de 5% a 95%, sin condensación, temperatura de almacenamiento que oscila entre -30 a 70 grados Celsius (-22 a 158 grados Fahrenheit) y una atmósfera de almacenamiento no corrosiva. Las clasificaciones ambientales especificadas para los servomotores MPM son:
- Clasificación mínima IP50 (estándar), sin sello de eje opcional
- Clasificación IP66 que proporciona un sello de eje opcional. Esta clasificación también requiere el uso de conectores y cables de motor sellados ambientalmente.
Nota: El servomotor Kinetix MPM seleccionado debe cumplir con los estándares CSA y UL correspondientes. También debe tener la marca CE y estar certificado para todas las directivas reglamentarias aplicables.
Llevar
La selección del servomotor Kinetix MPM correcto comienza con la comprensión de su aplicación, el establecimiento de las características de la carga que se moverá, cómo se moverá y con qué rapidez. A partir de ahí, puede determinar los requisitos de velocidad y par del motor adecuado, lo que reduce considerablemente la selección de servomotores MPM.
Para seleccionar un servomotor Kinetix MPM específico, deberá especificar su tamaño de estructura, tipo de codificador integrado, compatibilidad con varios servovariadores Kinetix, características opcionales disponibles, cables y conectores compatibles, así como su clasificación ambiental. También se deben considerar otros factores como las condiciones ambientales de trabajo recomendadas, la eficiencia, el engranaje y la precisión.
