Motores CNC

 Se utilizan dos tipos de motores principalmente. No entraré en detalles básicos de funcionamiento (hay amplia información en Internet) sino que vamos a tratar de concretar los aspectos más importantes de cada uno y que son claves para su correcta elección.

Motores Paso a Paso (Stepper motors)

Para pequeñas/medianas aplicaciones son los más utilizados. Los habituales son de 200 pasos (1.8º), existen de 400 pasos pero con las controladoras modernas que permiten aumentar las resoluciones hasta 1/32 de paso no siempre está justificado su coste.

 Los tamaños y formatos están normalizados, de forma que los puedes encontrar en NEMA 17, 23, 34. Los de menor diámetro (NEMA17) se usan en aplicaciones pequeñas, requieren de poco voltaje y el torque puede llegar hasta 4Kg/cm. En el otro extremo los Nema34, requieren voltajes de 48V a 96V y llegan a torques de 120Kg/cm. Nema 23 suele ser el formato más habitual con voltajes de 12-48V y torques de 30Kg/cm.

 

Hoy en dia casi todos los motores PaP son de construcción híbrida. Pero donde si hay diferencias es en la forma de conectar sus bobinados. Cada opción tiene sus ventajas e inconvenientes y no todas están disponibles, se necesita que el fabricante haya previsto llevar al exterior la conexión de los bobinados (algunos ofrecen 8 cables para permitir cualquier combinación):

  • Unipolar: Requiere que el motor tenga al menos 5 cables. Los bobinados tienen una toma intermedia y se aplica corriente siempre en el mismo sentido a cada bobinado. Su ventaja es la velocidad al no tener que alternar magnetizado a las bobinas. Por contra se desaprovecha la mitad del bobinado y el torque es mucho menor. Es una configuración que se suele usar en motores de disco duro o impresoras donde el torque es pequeño.
     
  • Bipolar Serie: Suele ser la opción más usada con un compromiso de características. Cualquier motor unipolar puede usarse como bipolar simplemente no usando la toma intermedia (o es su construcción si tiene solo 4 cables). Requieren de un consumo medio, su torque es mayor que el unipolar (>40%) pero la inductancia es más elevada por lo que disminuye su velocidad máxima.
     
  • Bipolar Paralelo: Requiere que el motor ofrezca 8 cables o que directamente esté construido en este modo (tendrá 4 cables). La inductancia es mucho menor que en serie y alcanzan un 30% más de velocidad, por contra el consumo es el doble.

 

Para manejar estos motores se puede hacer con circuitos caseros secuenciando los polos del motor, o bien hacer uso de circuitos especializados que utilizan técnicas PWM y micropasos para obtener unas prestaciones realmente importantes. Así pues la controladora es un elemento muy importante para sacar el máximo partido a los motores.

 

Servomotor

Es la opción "profesional", se usan motores de contrucción convencional de escobillas (mejor de 4 escobillas) o la tendencia actual, brushless con control electrónico de posición. Habitualmente trabajan acoplados a una reductora de precisión e incluyen un sensor de posicionamiento para gestionar la posición. Para completar el sistema una controladora específica coordina la velocidad y aceleración del motor, así como el error de posición. Los torques y sobretodo las velocidades alcanzadas son muy superiores a los PaP, pero por contra su coste es también bastante más elevado.

La interfaz eléctrica de la controladora es muy similar a los PaP (Pulso/Dir o CW/CCW), así pues la elección de estos motores es en primera instancia una cuestión económica, a cambio la suavidad de movimiento y la garantía de que no se "pierden pasos" pues la electrónica detecta las diferencias de posición y lo corrige o indica el error.

 

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