Su demanda ha aumentado en los últimos años

Jean-Luc Montamat, Vicepresidente de Desarrollo Comercial de GE Fanuc Automation Europe (empresa de General Electric y Fanuc Ltd.), describe la nueva generación de motores y sus ventajas, incluido su alto grado de flexibilidad y precisión. Los desarrollos más recientes en prensas son representativos de la tendencia hacia la utilización de sistemas servo donde, anteriormente, sólo los sistemas hidráulicos eran concebibles. Esto es posible debido a la disponibilidad de grandes sistemas servo AC desarrollados por Fanuc en estos últimos años. El sistema de control servo digital ofrece mayor precisión y eficacia.

Jean-Luc Montamat: “Los grandes servomotores de GE Fanuc ofrecen la fiabilidad requerida para hacer frente al esfuerzo en las prensas. Estos robustos motores pueden funcionar de modo continuo las 24 horas. Soportan sin ningún problema las frecuentes aceleraciones, deceleraciones y vibraciones características del proceso de prensado, y garantizan una precisión y repetitividad máximas.”

Hace unos diez años, varios fabricantes japoneses comenzaron a utilizar grandes sistemas servo de Fanuc en sus nuevas prensas. Desde entonces la aceptación de estas máquinas ha ido creciendo de modo gradual. El año 2001 constituyó un hito en esta evolución: GE Fanuc introdujo en el mercado un servomotor de gran tamaño con una potencia nominal de 110kW. Esto incentivó a los fabricantes e hizo crecer la demanda de grandes servomotores. Fanuc desarrolló dos modelos más con potencias nominales de 200kW y 250kW, denominados Alpha 2000 y Alpha 3000 (HV)is, respectivamente, que poseen una potencia de salida de 400/450kW, un par máximo de 3800/5500Nm a velocidades de rotación de hasta 2000rpm. Para conseguir aun más potencia, pueden utilizarse dos o tres motores en tándem, o en modo síncrono.

En estos servomotores, los diseñadores han optimizado la forma del circuito magnético por medio del análisis FEM (método de elementos finitos), mejorando así las características del par y la eficacia del motor. Además, la forma especial del rotor del gran servomotor aumenta la estabilidad mecánica bajo la fuerza centrífuga y contra las vibraciones mecánicas. Los grandes servomotores de GE Fanuc ofrecen la fiabilidad necesaria para contrarrestar el esfuerzo en las prensas. Estos robustos motores pueden utilizarse las 24 horas, siendo capaces de hacer frente a las frecuentes aceleraciones, deceleraciones y fuertes vibraciones de las operaciones de prensado sin ningún problema.

GE Fanuc ha integrado en sus grandes servomotores una función que ayuda al usuario a ahorrar energía. Dicha función devuelve la energía regenerada en la deceleración del servomotor a la red de alimentación eléctrica, en lugar de disiparla a través de resistores. A modo de ejemplo consideremos una prensa servo de la clase de 100 toneladas (equipada con un servomotor Alpha 1000 (HV) is) y con un funcionamiento de 8 horas al día durante 260 días al año. Con un coste de 0.08 euros/kWh, el ahorro de electricidad anual alcanza casi los 8000 euros.

La energía eléctrica recuperada puede ser directamente reutilizada en la prensa. Para asegurar una reutilización efectiva, otras máquinas conectadas al mismo transformador deben utilizar también esta energía. Si no pueden utilizar la totalidad de la energía recuperada, la energía remanente fluye al sistema de alimentación externo. Además del ahorro de energía, el sistema de regeneración de corriente eléctrica posee la ventaja de que no es necesario utilizar resistores, que ocupan espacio y generan calor.

Cuando se instala una prensa servo en una planta de deformación de chapa, una de las mayores preocupaciones es normalmente la alimentación necesaria para el sistema. Para los grandes sistemas servo de GE Fanuc, la tensión de alimentación mínima es 372V (93% de 400V) si el servomotor ha de producir el par máximo. El operador puede adoptar las siguientes medidas para asegurar que se obtengan más de 372V de la fuente de alimentación. La utilización de cables de alimentación de baja impedancia, y cables cortos de gran sección conectados a la unidad de fuente de alimentación del servo ayudan a prevenir las caídas de tensión. Además, los sistemas servo AC de 400V de GE Fanuc pueden funcionar con tensiones en el intervalo de 400V hasta 480V AC. Si se puede aplicar una corriente de 480V AC elevando la tensión con transformadores, es admisible una caída de tensión de hasta 108V (= 480V – 372V). Otra medida consiste en almacenar la energía regenerada en condensadores. Esta opción está disponible cuando se requiere un par de salida alto para acelerar el servomotor y conformar la pieza. Los condensadores funcionan como un “volante eléctrico”.

Las prensas servo precisan una gran energía eléctrica durante breves periodos para acelerar el servo motor y conformar la pieza. Sin embargo, mientras el servomotor se está moviendo a velocidad constante, la potencia eléctrica requerida es muy pequeña. Por tanto, un ciclo completo de prensado requiere la misma cantidad de potencia, o incluso menor, que las prensas mecánicas convencionales con la misma fuerza de prensado.

Potencia para grandes prensas: los nuevos servomotores Alpha 2000 y Alpha 3000 (HV)is ofrecen una potencia máxima de salida de 400/450kW. La velocidad de rotación máxima es 2000rpm.

Tras los primeros éxitos de las aplicaciones de los servomotores en prensas, aumentó la demanda de mayor potencia de prensado. Actualmente se requieren fuerzas que ni siquiera un “gran servomotor” puede alcanzar por sí sólo. Por esta razón Fanuc ha desarrollado una tecnología para permitir que un único servomotor sea accionado por múltiples amplificadores servo. Múltiples bobinados aislados, cada uno de los cuales está conectado a un amplificador, se encuentran alineados en el motor. Esto permite el uso de amplificadores servo estándar para cada bobinado, consiguiendo una reducción de los costes, alta fiabilidad y fácil mantenimiento.

Asimismo, ha desarrollado una técnica para accionar un eje de máquina con varios servomotores, en el caso de que un único motor no pueda generar el par necesario para la prensa. Las cargas de los diferentes servomotores pueden variar. La tecnología de software servo digital de Fanuc reduce las interferencias entre los motores, causadas por las diferentes cargas.

a tecnología de CNC de GE Fanuc ofrece dos diferentes controles de movimiento. El “control del ángulo”, que regula la posición de la rueda de transmisión, y el “control del movimiento”, que regula la posición del carro.

El control del ángulo se utiliza para ciclos de prensado continuos, en los que se monitorizan las posiciones del servomotor y de la rueda de transmisión. En este modo de funcionamiento, la posición muerta superior e inferior están fijas. Con el fin de mantener la precisión, el CNC registra la posición muerta actual en cada ciclo de prensado mediante un sensor lineal en el carro. Éste controla entonces una unidad de ajuste de la altura. Esto proporciona una alta productividad, debido a que el servomotor y la rueda de transmisión no tienen que invertir su dirección.

El control del movimiento concede una alta precisión al proceso de prensado. La posición es también controlada a través de la regla lineal situada en el carro. El motor se mueve de modo que pueda encontrarse la posición correcta del cursor detectada en la regla lineal. Este procedimiento permite al servomotor girar en la dirección opuesta. Las posiciones muertas superior e inferior pueden intercambiarse.

La capacidad de controlar directamente los “grandes servos” permite un procedimiento de prensado optimizado. Estos servomotores ofrecen también numerosas ventajas para líneas de estampación.