¿Qué es un Servomotor Lineal?
Los servomotores lineales son motores eléctricos diseñados para realizar movimientos lineales en lugar de tener un eje giratorio. Estos motores son ampliamente utilizados en servomecanismos para el control de máquinas.
A diferencia de la mayoría de los motores, que generan un movimiento rotativo, los servomotores lineales se caracterizan por tener un movimiento lineal. Estos motores son empleados tanto como dispositivos de accionamiento y propulsión en aplicaciones como automóviles con motores lineales, entre otros. Por otro lado, los servomotores se utilizan específicamente para controlar la posición, la velocidad y otras variables en servomecanismos.
Hasta hace poco, los sistemas de movimiento lineal en maquinaria industrial e instrumentos de medición se basaban principalmente en servomotores rotativos. Sin embargo, en los últimos años, los servomotores lineales han ganado atención debido a su funcionamiento basado en el flujo magnético generado por imanes permanentes y la corriente que circula a través de una bobina (siguiendo la regla de la mano izquierda de Fleming). Esta combinación de fuerzas magnéticas y corriente eléctrica permite generar el movimiento lineal controlado en estos motores.
Usos de los Servomotores Lineales
Los servomotores lineales se utilizan en diversas aplicaciones. En particular, la aplicación depende del tamaño.
1. Diámetro Pequeño (ø 4 a 12 mm).
Se utilizan en equipos de sobremesa. Se utilizan principalmente para la observación de productos industriales y aplicaciones biológicas y relacionadas con la biología. En los campos en los que se requieren imágenes de resolución cada vez más alta y su procesamiento, se exige que los motores de eje tengan un alto grado de resolución.
2. Longitud Media (hasta Φ35 mm)
Este tamaño es el más utilizado y se emplea mucho en campos en los que se requiere gran empuje, alta precisión y alta velocidad, como el posicionamiento y movimiento de piezas en máquinas herramienta y equipos semiconductores.
3. Diámetro Grande (hasta Φ60 mm)
Utilizados en otras máquinas especiales donde se requiere un gran empuje de aceleración.
Principio de los Servomotores Lineales
El movimiento lineal de un servomotor lineal se basa en el principio de que un motor lineal, compuesto por un eje con un imán en su interior y una bobina en el motor, genera empuje mediante la interacción entre la corriente que circula por la bobina y el flujo magnético generado por el imán permanente, siguiendo la regla de Fleming de la mano izquierda.
Por lo general, el eje del motor lineal es un tubo de acero inoxidable que contiene imanes espaciados de manera uniforme, mientras que el motor consta de una bobina trifásica enrollada alrededor del eje. El motor no entra en contacto directo con el eje, lo que no afecta al empuje generado y facilita el montaje del sistema. Estos servomotores funcionan al generar empuje mediante la interacción del flujo magnético inductivo producido por los imanes permanentes y la corriente que circula por las bobinas.
Los servomotores lineales se caracterizan por su alta precisión de posicionamiento cuando se utilizan con escalas lineales de alta precisión. Además, su diseño sin holguras y la casi ausencia de cogging (vibración fina causada por la atracción magnética entre el eje y el motor) los hacen especialmente adecuados para aplicaciones que requieren movimientos precisos. Cabe mencionar que el cogging depende del ángulo de rotación.
Al no contar con tornillos, tuercas u otras estructuras mecánicas en su interior, los servomotores lineales pueden alcanzar altas velocidades de movimiento. Aunque ofrecen una excelente precisión de movimiento, su rigidez es baja debido a que el lado fijo y el móvil no están en contacto directo, lo que limita su uso en aplicaciones que requieren alta resistencia, como el corte de materiales pesados. Estos servomotores se utilizan comúnmente en equipos utilizados para el procesamiento de componentes electrónicos, como semiconductores y dispositivos médicos. Su tamaño compacto y estructura simple son ventajas adicionales al incorporarlos en diversos equipos.
Más Información sobre los Servomotores Lineales
1. Ventajas al Utilizar Servomotores Lineales como Actuadores
Los requisitos de la maquinaria industrial actual de alto rendimiento incluyen tanto el mecanizado de alta precisión como las altas velocidades de mecanizado. Antes de que se comercializaran los servomotores lineales, los actuadores lineales utilizaban una combinación de un motor rotativo y un husillo de bolas con rodamientos como componente para convertir la potencia rotacional en potencia lineal.
Con los métodos convencionales, es técnicamente difícil conseguir tanto una mayor precisión como velocidades de funcionamiento más elevadas, y el mantenimiento suele ser más frecuente. Los servomotores lineales, sin embargo, funcionan sin contacto y tienen muchas ventajas: destacan en el funcionamiento a alta velocidad, su precisión de posicionamiento puede aumentarse fácilmente hasta un alto grado de precisión y no requieren mantenimiento.
2. Retos de la Utilización de Servomotores Lineales como Actuadores
Los retos que plantea la aplicación de servomotores lineales a las máquinas herramienta residen en su densidad de potencia y su capacidad de control. En comparación con los motores rotativos convencionales y los husillos de bolas, la controlabilidad del movimiento es más difícil, y se requiere un alto nivel tecnológico para garantizar una elevada densidad de salida.
Las recientes innovaciones tecnológicas de los fabricantes han superado estos retos, y los servomotores lineales se utilizan cada vez más en máquinas herramienta y equipos industriales.