Cómo elegir el motor paso a paso o servomotor adecuado para equipos de automatización industrial

Introducción

En el mundo de la automatización y el control del movimiento, los motores paso a paso y los servomotores son dos de los tipos de motores más utilizados. Si bien ambos tienen usos similares, funcionan de manera diferente y son adecuados para diferentes aplicaciones. Este artículo explora las diferencias clave entre los motores paso a paso y los servomotores, sus ventajas, desventajas y casos de uso aplicables.

Tabla comparativa de parámetros técnicos

¿Qué es un motor paso a paso?

Un motor paso a paso es un motor de corriente continua que divide una rotación completa en una serie de pasos discretos. Esto significa que se puede controlar con precisión para que se mueva en pequeños incrementos, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren un posicionamiento preciso. Los motores paso a paso suelen funcionar en un sistema de bucle abierto, donde un controlador envía comandos al motor sin retroalimentación sobre su posición.

Ventajas de los motores paso a paso:

Precisión y exactitud: debido a su diseño inherente, los motores paso a paso pueden lograr una alta precisión sin la necesidad de codificadores.

Simplicidad: Son más fáciles de controlar ya que no requieren sistemas de retroalimentación complejos.

Rentabilidad: Los motores paso a paso son generalmente más baratos que los servomotores, lo que los convierte en una opción popular para proyectos con presupuesto limitado.

Desventajas de los motores paso a paso:

Limitaciones de torque: Los motores paso a paso tienden a perder torque a velocidades más altas, lo que puede limitar su efectividad en aplicaciones de movimiento rápido.

Problemas de resonancia: pueden resonar y vibrar, lo que puede afectar el rendimiento en algunas situaciones.

Calor: El funcionamiento continuo a altas velocidades puede provocar sobrecalentamiento.

Par vs. Velocidad

Un servo tiene un par constante en todo su rango de velocidad disponible. Por lo tanto, si un servo tiene un par de 1,2 Nm a 10 rpm, también tendrá un par de 1,2 Nm a 3000 rpm.

Por otro lado, los motores paso a paso tienen el mayor par a baja o cero velocidad, y el par disminuye rápidamente a bajas velocidades del servomotor. Si un motor paso a paso tiene un par de 3,4 Nm a 1 rpm, no es raro ver que el par caiga a 0,2 Nm a 1200 rpm.

¿Qué es un servomotor?

Un servomotor es un sistema de circuito cerrado que utiliza retroalimentación para controlar su posición y velocidad. Un servomotor normalmente consta de un motor, un sensor de retroalimentación (como un codificador) y un circuito de control. Esta retroalimentación permite un control preciso de la posición, la velocidad y el par del motor, lo que hace que los servomotores sean adecuados para aplicaciones más complejas.

Ventajas de los servomotores:

Alto torque y velocidad: un servomotor puede mantener un alto torque en un amplio rango de velocidades, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren un movimiento rápido.

Control preciso: Los mecanismos de retroalimentación permiten un posicionamiento y movimiento precisos, minimizando los errores.

Versatilidad: Los servomotores pueden manejar una amplia gama de aplicaciones, desde robótica hasta máquinas CNC.

Desventajas de los servomotores:

Complejidad: Los sistemas de circuito cerrado requieren algoritmos y componentes de control más complejos, lo que puede aumentar el costo y el tiempo de configuración.

Costo: Los servomotores son generalmente más caros que los motores paso a paso, tanto por el motor en sí como por el sistema de control adicional requerido.

Requisitos de mantenimiento: Los sensores y sistemas de control pueden requerir más mantenimiento que los motores paso a paso.

Tabla comparativa de motores paso a paso y servomotores

Tabla de escenarios de aplicación y recomendaciones de selección

Aplicaciones: Los motores paso a paso son ideales para impresoras 3D, máquinas CNC y robots pequeños, mientras que los servomotores destacan en la automatización industrial, la robótica y el mecanizado CNC.

Al seleccionar un motor, los ingenieros deben examinar cuidadosamente la curva de torque de cada motor para determinar el tamaño apropiado para la aplicación.
Los servomotores, que suelen ofrecer los principales fabricantes de motores para AGV, son inherentemente más rápidos que los motores paso a paso, independientemente del par motor. Esta ventaja de velocidad permite el uso de cajas de cambios con servomotores para amplificar el par motor. La caja de cambios aumenta el par motor según su relación, lo que también aumenta la velocidad del motor proporcionalmente. Los ingenieros deben asegurarse de no superar la velocidad máxima del motor.

Por ejemplo, un motor que entrega 2,3 Nm a 500 rpm puede generar 6,9 Nm utilizando una caja de cambios 3:1, pero la velocidad del motor aumentará a 1500 rpm para accionar la caja de cambios. Por el contrario, el par más alto y la curva de velocidad más baja de los motores paso a paso generalmente los hacen incompatibles con las cajas de cambios.

Conclusión:
La elección entre motores paso a paso y servomotores depende en gran medida de los requisitos específicos de su aplicación. Para lograr un posicionamiento preciso y una buena relación calidad-precio, puede ser preferible un motor paso a paso. Sin embargo, para aplicaciones que exigen alta velocidad, par, precisión y retroalimentación, un servomotor es la mejor opción.
En definitiva, comprender las características y capacidades exclusivas de cada tipo de motor le ayudará a tomar una decisión informada que se adapte mejor a las necesidades de su proyecto. Colaborar con proveedores de motores AGV fiables también puede mejorar su acceso a soluciones de motores AGV eficaces y adaptadas a sus necesidades.