Cómo elegir el solenoide rotativo adecuado para un uso determinado.
Para seleccionar el actuador rotativo adecuado para una aplicación específica, es importante analizar la carga mecánica, las condiciones de funcionamiento, la precisión del control, las condiciones de alimentación y el coste total de propiedad. Los siguientes factores de ingeniería ofrecen un enfoque sistemático para la selección de un actuador.
1. Requisitos de par y características de carga del solenoide rotativo
El primer paso para elegir un actuador es calcular el par necesario y asegurarse de que pueda soportar la carga.
Para determinar la cantidad de torque necesaria, especialmente para operaciones de alta exigencia como las de los brazos robóticos, se puede utilizar el principio de la palanca:
Par motor (T) = Brazo de palanca (L) * Fuerza (F)
Fuerza (F) = Masa (m) * Gravedad (g)
La masa de la carga, por ejemplo, es de 10 kg.
La velocidad de la gravedad, 9.8 m/s², es la velocidad a la que caen los objetos.
El brazo de palanca, o la distancia desde el eje de rotación, es de 0.5 m.
Para poder generar la cantidad correcta de torque, debe poder realizar el siguiente cálculo: 10 * 9.8 * 0.5, lo que da como resultado 49 N·m.
Para poder garantizar una seguridad suficiente, debe ser entre 1.5 y 2.5 veces superior al resultado calculado.
2. Igualar el momento de inercia
En los casos en que se requiera una aceleración y desaceleración rápidas, o un control preciso, es fundamental que el actuador y la carga tengan la misma inercia.
Una gran inercia de carga puede provocar que las cosas respondan con lentitud, que se desvíen demasiado o que el control sea inestable.
Cuando existe una mala coincidencia de inercia, se produce una mayor tensión en la máquina y se reduce su vida útil.
En las torretas portaherramientas automatizadas de un torno, la distribución de masa de las herramientas influye en la inercia. La elección del actuador dependerá de una relación par-inercia adecuada para garantizar un movimiento rápido y preciso.
3 cosas en las que pensar en el lugar de trabajo
Rango de temperatura
Una temperatura elevada en un solenoide rotativo provoca que las bobinas sean ineficientes y presenten una mayor resistencia. Las altas temperaturas también dañan el aislamiento. La bobina debe ser capaz de soportar altas temperaturas.
La baja temperatura de un solenoide rotativo provoca que las piezas mecánicas sean más frágiles. Por lo tanto, el material elegido debe ser capaz de soportar bajas temperaturas y ser más resistente.
Clasificación IP para protección contra la entrada de polvo y agua.
El nivel de protección IP que se debe elegir dependerá del tiempo que se vaya a estar al aire libre. A continuación, se presenta una guía de clasificaciones IP para diferentes condiciones de trabajo:
Protección recomendada para el medio ambiente
IP54 o superior para áreas con mucho polvo en zonas industriales.
Procesamiento de alimentos y lavado: IP65 o superior
IP67 o superior para exteriores o zonas húmedas.
4 Compatibilidad electromagnética (CEM)
Si trabajas en un lugar donde la compatibilidad electromagnética es un problema, como un laboratorio o un equipo médico, tendrás que tener en cuenta lo siguiente:
Diseños para actuadores blindados
Filtros para EMI
Puesta a tierra y blindaje de cables
Esto tiene como objetivo evitar interferencias de otros dispositivos y cumplir con los requisitos de la legislación de compatibilidad electromagnética (CEM).
5 Requisitos para la precisión y el control
Precisión en el posicionamiento angular
Utilice actuadores con codificadores o dispositivos de retroalimentación integrados.
Los sistemas pueden alcanzar precisiones de hasta ±0.1° o incluso mejores para un control preciso.
Verifique que el controlador tenga la resolución suficiente para el control.
Rendimiento del control de velocidad
Los sistemas de automatización de alta velocidad deben ser capaces de controlar la velocidad con considerable precisión.
Verifique la respuesta en frecuencia y su eficacia.
Utilice técnicas de control avanzadas, como el control PID.
Verifique que las RPM máximas sean suficientes para la tarea (por ejemplo, para robots de clasificación de alta velocidad).
6 Condiciones para la fuente de alimentación
Compatible con voltaje y corriente
Verifique que el voltaje del actuador sea compatible con el voltaje del sistema (por ejemplo, 12 V, 24 V o 48 V CC).
Verifique que la fuente de alimentación pueda soportar picos de corriente de arranque, especialmente para requisitos de par motor elevados.
Estabilidad de potencia
Las fluctuaciones de voltaje pueden provocar inestabilidad en el par y la velocidad del motor.
Utilice una fuente de alimentación regulada o controladores de CC para garantizar un voltaje estable.
Necesario para sistemas que deben recibir alimentación continua y para sistemas de control precisos.
7. Consideraciones sobre el costo y la vida útil de un solenoide rotativo
Un equilibrio entre rendimiento y coste:
Electrónica de consumo: la relación coste-eficacia es primordial.
En un sistema de automatización industrial, la fiabilidad, la estabilidad y un largo ciclo de vida son primordiales.
Para determinar el costo total de propiedad (CTP), es importante considerar más que solo el costo inicial:
Cómo calcular la vida útil de un solenoide rotativo:
Revisar la vida proyectada basada en:
Con qué frecuencia se utilizará
¿Qué tan grande debe ser la carga que deberá soportar?
¿En qué tipo de condiciones se utilizará?
Ejemplo:
Funcionamiento en condiciones normales: Puede durar hasta 10 millones de ciclos.
Funcionamiento en condiciones adversas: Puede durar tan solo 1 millón de ciclos.
✅ Fin
En un actuador rotativo, hay varios factores a considerar, entre ellos:
¿Cuánto par motor puede soportar?
Qué tan bien se ajusta a la inercia
Qué tan bien resistirá el medio ambiente.
Qué tan bien se controlará
Qué tan bien funcionará con electricidad
¿Cuánto costará poseerlo a largo plazo?
Una evaluación exhaustiva no solo es importante para obtener un mejor sistema, sino que también permitirá ahorrar dinero en mantenimiento y aumentar la fiabilidad.
