Entendiendo los reductores para servomotores: funciones, beneficios y aplicaciones

¿Qué es un reductor para servomotor?

Un reductor para servomotor es un dispositivo mecánico diseñado para reducir la velocidad cuando la potencia se transmite en el sistema móvil. También conocidos como reductores de velocidad o reductores de engranajes de precisión. Sus objetivos principales: reducir la velocidad de entrada desde servomotores y multiplicar la medida de par que la entrada de la fuente de potencia crea, para expandir el trabajo disponible. La velocidad de entrada del servomotor puede regularse con este reductor y proporcionar salidas con velocidad y par correctos.

Varían en formas y dimensiones; algunos de los más usados son cajas de engranajes (gearboxes). Es común verlos aplicados en gran variedad de máquinas y aplicaciones de fabricación: máquinas de resonancia magnética y aparatos médicos, camas y mesas quirúrgicas, industria de procesamiento de alimentos, equipos de impresión y líneas de transporte, máquinas expendedoras y soldadoras automáticas, fabricación de equipos de ventana y oficina.

¿Cómo funciona un reductor para servomotor?

Puede manejar la fuente de potencia de entrada, duplicar el par mientras disminuye la velocidad para salida ideal. La función de disminuir velocidad y aumentar par está disponible ya que el engranaje de salida tiene más dientes que el de entrada. Esto hace que el engranaje exterior gire mucho más lento y el reductor disminuya velocidad pero aumente par simultáneamente. Las cantidades de par requeridas son el factor más vital en el sistema. Representa la cantidad de trabajo que el dispositivo debe realizar.

A pesar de que el par requerido puede determinarse relativamente fácil en maquinaria simple, en aplicaciones complejas puede ser difícil cuando varios factores deben considerarse juntos. Por ejemplo, en la operación, resistencia, fricción, gravedad, inercia y otros factores físicos que afectan significativamente los movimientos deben considerarse para generar el par adecuado. Al calcular el par suficiente para que el reductor aumente, identificar el coeficiente de fricción y la inercia al acelerar y desacelerar es esencial.

Diferentes tipos de reductores para servomotores

Seleccionar un reductor de velocidad apropiado no es fácil, porque el par máximo, cargas radiales y velocidades pueden no encajar a la vez. Mejores factores de trabajo significan que el reductor puede usarse en mayor rango de aplicaciones dinámicas. Además, instalación y mantenimiento son importantes para alargar vida y optimizar operaciones.

Se subdividen en: poleas, piñones, engranajes y accionamientos por fricción. Entre estos dispositivos de reducción mecánica, el más común son accionamientos por engranajes y cajas de engranajes, que son reductores de velocidad de accionamiento eléctrico cerrado. El estilo de caja viene en dos configuraciones: en línea (in-line) y ángulo recto (right-angle). Ambos pueden montarse con diversos tipos de engranajes. La aplicación y requisitos específicos definen cuál diseño será la mejor opción.

● En línea (In-line):

Este estilo de modelos de tren de engranajes típicamente consiste en engranajes helicoidales o rectos, generadores de onda armónica, mecanismos cicloidales o engranajes planetarios. Con diseños planetarios, las cajas pueden suministrar el par nominal más alto en dispositivo pequeño. Por otro lado, generadores de onda armónica o mecanismos cicloidales pueden proporcionar altas relaciones en configuraciones compactas. Por último, engranajes rectos y helicoidales proporcionan eficiencia similar pero son más rentables.

● Ángulo recto (Right angle):

Este tipo de reductores de velocidad de accionamiento cerrado generalmente se fabrican con engranajes cónicos o tornillo sin fin, o accionamiento híbrido. El engranaje cónico se refiere a engranajes donde los ejes de dos árboles se intersectan. Las caras de apoyo son cónicas. Generalmente se instalan en ejes a 90 grados. En algunos casos, pueden realizar la tarea en diferentes ángulos. El reductor de engranaje cónico es muy eficiente. Sin embargo, tiene límite superior de función efectiva de disminución de velocidad, aproximadamente 6:1.

Por otro lado, el engranaje de tornillo sin fin es la disposición donde el tornillo engrana con la rueda sin fin, similar a engranaje recto. Los elementos también se conocen como tornillo sin fin y corona. El diseño de tornillo sin fin es básicamente la solución más económica para aplicaciones de reducción de velocidad. Sin embargo, tienen relación mínima 5:1 en función de disminución de velocidad y la eficiencia cae gradualmente cuando las relaciones suben.

Al seleccionar el reductor de velocidad, las especificaciones deben identificarse para dimensionar y montar perfectamente el equipo. Factores a considerar: par alto, caballos de fuerza, eficiencia al cambiar relación, factores de servicio, espacio y ubicación de montaje, elementos de conexión, longevidad de herramienta. Para maquinaria compleja, cantidad e influencia de juego (backlash), rigidez, masas inerciales, fallo de transmisión también son significativos.