En tant que professionnel du secteur de l'automatisation, j'ai pu constater de visu les nombreux avantages des servomoteurs. Ces dispositifs de précision offrent un contrôle et une efficacité accrus, ce qui les rend indispensables dans diverses applications. Que ce soit pour la robotique, CNC Que ce soit pour les machines ou les systèmes de convoyage, les avantages des servomoteurs sont considérables. De l'amélioration des temps de réponse à l'amélioration de l'efficacité énergétique, les servomoteurs améliorent les performances et la productivité. Dans cet article, je vais explorer les principaux avantages des servomoteurs et la manière dont ils peuvent transformer vos opérations.

servomoteur Désigne le moteur qui contrôle le fonctionnement des éléments mécaniques du système d'asservissement. Il s'agit d'un dispositif de changement de vitesse indirect qui complète le moteur. Le servomoteur présente plusieurs avantages : il permet de contrôler la vitesse, sa position est très précise et le signal de tension peut être converti en couple et en vitesse pour entraîner l'objet de commande. La vitesse du rotor du servomoteur est contrôlée par le signal d'entrée et peut réagir rapidement. Il est utilisé comme élément exécutif du système de contrôle automatique. Il présente les caractéristiques d'une faible constante de temps électromécanique et d'une linéarité élevée. Le signal électrique reçu peut être converti en déplacement angulaire ou en vitesse angulaire sur l'arbre moteur. Divisés en deux catégories : les servomoteurs à courant continu et les servomoteurs à courant alternatif, ils se caractérisent par l'absence de rotation lorsque la tension du signal est nulle et par une diminution uniforme de la vitesse avec l'augmentation du couple. 

Principe de fonctionnement du servomoteur

Le système d'asservissement est un système de contrôle automatique qui permet aux grandeurs de sortie, telles que la position, l'orientation et l'état d'un objet, de suivre tout changement de la cible d'entrée (ou de la valeur donnée). Le positionnement du servomoteur repose principalement sur des impulsions. En résumé, lorsqu'il reçoit une impulsion, le servomoteur effectue une rotation d'un angle correspondant pour obtenir un déplacement. Comme le servomoteur lui-même a pour fonction d'envoyer des impulsions, il envoie un nombre correspondant d'impulsions lorsqu'il effectue une rotation d'un angle. Ainsi, il réagit aux impulsions reçues par le servomoteur, formant ainsi une boucle fermée. Le système connaît ainsi le nombre d'impulsions envoyées au servomoteur et le nombre d'impulsions reçues simultanément. La rotation du moteur peut ainsi être contrôlée avec précision, pour un positionnement précis pouvant atteindre 0,001 mm. Les servomoteurs à courant continu se divisent en moteurs à balais et moteurs sans balais. Les moteurs à balais sont économiques, de structure simple, offrent un couple de démarrage élevé, une large plage de régulation de vitesse, sont faciles à contrôler et nécessitent un entretien, mais peu pratique (remplacement des balais de charbon), soumis aux interférences électromagnétiques et aux contraintes environnementales. Ils peuvent donc être utilisés dans les applications industrielles et civiles courantes, où le coût est important.

Le moteur sans balais est compact, léger, offre une puissance de sortie élevée, une réactivité élevée, une vitesse élevée, une faible inertie, une rotation régulière et un couple stable. Sa commande est complexe, mais son intelligence est simple à mettre en œuvre. Son mode de commutation électronique est flexible : on peut utiliser une commutation carrée ou sinusoïdale. Sans entretien, il offre un rendement élevé, une température de fonctionnement basse, un faible rayonnement électromagnétique, une longue durée de vie et peut être utilisé dans divers environnements.

Les servomoteurs à courant alternatif sont également des moteurs sans balais, divisés en moteurs synchrones et asynchrones. Actuellement, les moteurs synchrones sont généralement utilisés pour le contrôle de mouvement. Leur plage de puissance est large et ils peuvent atteindre une puissance élevée. Leur inertie est importante, leur vitesse de rotation maximale est faible et leur vitesse diminue rapidement avec l'augmentation de la puissance. Ils sont donc adaptés aux applications fonctionnant sans à-coups à basse vitesse.

Le rotor du servomoteur est un aimant permanent. Le courant triphasé U/V/W, contrôlé par le circuit d'entraînement, forme un champ électromagnétique. Le rotor tourne sous l'action de ce champ magnétique. Simultanément, le codeur du moteur renvoie le signal au circuit d'entraînement. Les valeurs sont comparées pour ajuster l'angle de rotation du rotor. La précision du servomoteur dépend de la précision (nombre de traits) du codeur.

La différence fonctionnelle entre un servomoteur CA et un servomoteur CC sans balais est la suivante : le servomoteur CA est plus performant, car il est commandé par onde sinusoïdale et présente une faible ondulation de couple. Un servomoteur CC est à onde trapézoïdale. En revanche, le servomoteur CC est relativement simple et économique. 

Domaine d'application du servomoteur

Les servomoteurs à courant continu peuvent être utilisés dans les machines à étincelles, les manipulateurs, les machines de précision, etc. Ils peuvent être équipés simultanément d'un codeur et d'un tachymètre standard avec une analyse élevée de 2 500 tours/minute, ainsi que d'un réducteur, ce qui garantit une précision fiable et un couple élevé. Grâce à une excellente régulation de vitesse, un faible poids et un volume réduit, la puissance de sortie est supérieure à celle des moteurs à courant alternatif et bien supérieure à celle des moteurs pas à pas. La structure multi-étages présente de faibles fluctuations de couple. 

Les domaines d'application des servomoteurs sont très variés. Dès lors qu'une source d'alimentation est disponible et que des exigences de précision sont respectées, les servomoteurs peuvent généralement être utilisés. Parmi ces équipements figurent les machines-outils, les équipements d'impression, d'emballage, les équipements textiles, les équipements de traitement laser, les robots, les lignes de production automatisées et autres équipements exigeant une précision, une efficacité et une fiabilité de traitement relativement élevées. 

Caractéristiques du servomoteur

Quels sont les avantages des servomoteurs par rapport aux autres moteurs (tels que les moteurs pas à pas) :

1. Précision : réaliser le contrôle en boucle fermée de la position, de la vitesse et du couple ; surmonter le problème du moteur pas à pas hors phase ;

2. Vitesse : les performances à grande vitesse sont bonnes, généralement la vitesse nominale peut atteindre 2000~3000 tr/min ;

3. Adaptabilité : forte capacité anti-surcharge, capable de supporter une charge trois fois supérieure au couple nominal, particulièrement adaptée aux occasions avec fluctuations de charge instantanées et exigences de démarrage rapide ;

4. Stabilité : fonctionnement stable à basse vitesse, sans phénomène de pas, contrairement aux moteurs pas à pas. Convient aux applications exigeant une réponse rapide.

5. Rapidité : Le temps de réponse dynamique de l’accélération et de la décélération du moteur est court, généralement de quelques dizaines de millisecondes ;

6. Confort : la chaleur et le bruit sont considérablement réduits.

Pour faire simple : un moteur ordinaire tourne un moment grâce à sa propre inertie après une coupure de courant, puis s'arrête. En revanche, le servomoteur et le moteur pas à pas s'arrêtent lorsqu'ils disent « stop », puis repartent lorsqu'ils le disent, et leur réponse est extrêmement rapide.

Notes

1. Protection contre l'huile et l'eau du servomoteur

Les servomoteurs peuvent être utilisés dans des environnements exposés aux projections d'eau ou d'huile, mais ils ne sont pas totalement étanches à l'eau ou à l'huile. Par conséquent, ils ne doivent pas être placés ni utilisés dans des environnements contaminés par l'eau ou l'huile. Si le servomoteur est connecté à un réducteur, un joint d'étanchéité doit être ajouté lors de son utilisation afin d'empêcher l'huile du réducteur de pénétrer dans le servomoteur. Le câble du servomoteur ne doit pas être immergé dans l'huile ou l'eau. 

2. Le câble du servomoteur est utilisé pour réduire les contraintes

Assurez-vous que le câble n'est pas soumis à des moments ou à des charges verticales dues à des forces de flexion externes ou à son propre poids, en particulier aux sorties ou aux connexions. En cas de déplacement d'un servomoteur, le câble (c'est-à-dire celui configuré avec le moteur) doit être solidement fixé à une pièce fixe (par rapport au moteur). Il doit être prolongé par un câble supplémentaire installé dans le support de câble afin de minimiser les contraintes de flexion. Le rayon de courbure du câble doit être aussi grand que possible. 

3. Charge d'extrémité d'arbre autorisée par le servomoteur

Assurez-vous que les charges radiales et axiales appliquées à l'arbre du servomoteur pendant l'installation et le fonctionnement respectent les valeurs spécifiées pour chaque modèle. Une attention particulière doit être portée à l'installation d'un accouplement rigide, notamment car des charges de flexion excessives peuvent endommager ou user les extrémités de l'arbre et les roulements. Il est préférable d'utiliser un accouplement flexible afin que la charge radiale soit inférieure à la valeur admissible, conçue pour les servomoteurs à haute résistance mécanique. 

4. Attention à l'installation du servomoteur

Lors du montage/démontage des composants d'accouplement sur l'extrémité de l'arbre du servomoteur, ne frappez pas directement l'extrémité de l'arbre avec un marteau. (Le marteau heurte directement l'extrémité de l'arbre et le codeur situé à l'autre extrémité de l'arbre du servomoteur doit être retiré.) Veillez à aligner parfaitement les extrémités de l'arbre (le non-respect de cette consigne peut entraîner des vibrations ou une détérioration des roulements). 

Servomoteurs dans presse plieuse

Qu'il s'agisse d'un axe de torsion presse plieuse Pour une presse plieuse électrohydraulique, le moteur utilisé est généralement un moteur à courant alternatif classique. Bien entendu, si le client a des exigences élevées en matière de fréquence et de précision de la machine, tout en souhaitant des économies d'énergie, une protection de l'environnement et une réduction du bruit, nous recommandons vivement l'installation de servomoteurs. Je présenterai ensuite les spécificités des servomoteurs.

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