Choisir le bon servomoteur pour votre projet peut s'avérer une tâche décourageante en raison du grand nombre d'options disponibles. Cet article simplifie le processus en décomposant les considérations clés : scénario d'application, alimentation électrique, exigences de freinage, calculs de sélection et options de marque. À la fin de l'article, vous saurez comment adapter les spécifications d'un servomoteur à vos besoins, afin de garantir un contrôle précis et des performances optimales. Plongez dans cet ouvrage pour trouver le moteur idéal pour votre projet d'automatisation !
L'automatisation, domaine d'actualité, joue un rôle important. Elle est couramment utilisée dans les projets pour contrôler avec précision la vitesse ou la position des pièces.
Les concepteurs d'équipements automatisés sont souvent confrontés à des problèmes de sélection de moteurs, et les moteurs proposés par les fournisseurs sont très divers, avec une myriade de paramètres, ce qui est souvent déconcertant pour les débutants.
Cet article partage quelques expériences de travail pratique, dans l'espoir d'apporter un peu d'aide à ceux qui en ont besoin.
Un servomoteur est un moteur qui contrôle le mouvement des composants mécaniques dans un système d'asservissement ; il s'agit essentiellement d'un moteur auxiliaire doté d'un mécanisme indirect de vitesse variable.
Les servomoteurs sont classés en fonction de leur source d'alimentation : Les servomoteurs à courant continu (DC) et les servomoteurs à courant alternatif (AC).
La différence fonctionnelle entre les deux est que les servos à courant alternatif sont plus performants grâce à leur commande par ondes sinusoïdales, ce qui réduit l'ondulation du couple. Les servos à courant continu, quant à eux, utilisent des ondes trapézoïdales.
Toutefois, les servomoteurs à courant continu sont plus simples et plus économiques. Les servomoteurs permettent un contrôle précis ; ils tournent exactement selon les instructions et fournissent un retour d'information pour garantir la précision grâce à ce que l'on appelle une boucle fermée. Pour ce faire, un encodeur vérifie la rotation, ce qui améliore la précision de la commande.
La précision des moteurs pas à pas est mesurée par leur angle de pas. Les angles de pas les plus courants sur le marché sont 0,36°/0,72° (pour les moteurs à cinq phases), 0,9°/1,8° (pour les moteurs à deux et quatre phases) et 1,5°/3° (pour les moteurs à trois phases). L'entreprise allemande BERGER LAHR produit des moteurs pas à pas hybrides triphasés avec des angles de pas sélectionnables via des commutateurs DIP : 1,8°, 0,9°, 0,72°, 0,36°, 0,18°, 0,09°, 0,072° et 0,036°.
Considérons un moteur pas à pas avec un angle de pas de 0,036°.
0.036 = 360/10000
En supposant qu'un codeur soit fixé à l'extrémité arrière de ce moteur pas à pas, la formule implique que le moteur émet 10 000 impulsions par tour, ce qui indique une résolution de codeur de 10 000.
La précision d'un servomoteur est mesurée par la résolution du codeur fixé à son extrémité arrière. Actuellement, la résolution des encodeurs de servomoteurs peut atteindre 223démontrant que la précision des servomoteurs dépasse de loin celle des moteurs pas à pas.
Un moteur standard se met en marche et commence à tourner, puis s'arrête lorsque l'alimentation est coupée. Outre la rotation, si l'on devait lui attribuer une fonctionnalité supplémentaire, ce serait sa capacité à inverser le sens de rotation.
Les moteurs de commande dans le domaine de l'automatisation peuvent être divisés en servomoteurs, moteurs pas à pas et moteurs à fréquence variable. Les servomoteurs sont choisis pour les composants qui nécessitent un contrôle précis de la vitesse ou de la position.
La méthode de contrôle du convertisseur et du moteur à fréquence variable modifie la vitesse du moteur en changeant la fréquence de la source d'alimentation du moteur. Cette méthode n'est généralement utilisée que pour le contrôle de la vitesse du moteur.
Comparaison entre les servomoteurs et les moteurs pas à pas :
a) Les servomoteurs utilisent un contrôle en boucle fermée, tandis que les moteurs pas à pas utilisent un contrôle en boucle ouverte.
b) Les servomoteurs utilisent des codeurs rotatifs pour mesurer la précision, tandis que les moteurs pas à pas utilisent des angles de pas. Au niveau des produits courants, la précision des premiers peut être cent fois supérieure à celle des seconds.
c) Les méthodes de contrôle sont similaires (impulsion ou signal directionnel).
Les servomoteurs peuvent être classés en servomoteurs à courant alternatif et servomoteurs à courant continu en fonction de l'alimentation.
Ces deux types de moteurs sont relativement faciles à choisir. Pour les équipements d'automatisation générale, les clients fournissent généralement une alimentation industrielle standard de 380 V ou de 220 V. Dans ce cas, il suffit de sélectionner un servomoteur pour l'alimentation correspondante, ce qui élimine la nécessité de convertir les types d'alimentation.
Toutefois, certains équipements, tels que les panneaux de navette dans les entrepôts tridimensionnels et les AGV, en raison de leur nature mobile, utilisent principalement des alimentations en courant continu intégrées et, par conséquent, des servomoteurs à courant continu.
Sur la base de la conception du mécanisme de mouvement, déterminez s'il y aura une tendance à l'inversion pour les éléments suivants
le moteur à l'arrêt ou à l'état stationnaire. En cas de tendance à l'inversion, il convient de choisir un servomoteur équipé d'un frein.
Avant de procéder au calcul de la sélection, vous devez d'abord déterminer les exigences en matière de position et de vitesse de l'extrémité du mécanisme, puis identifier le mécanisme de transmission.
À ce stade, vous pouvez sélectionner le système d'asservissement et le réducteur correspondant.
Au cours du processus de sélection, il convient de tenir compte des paramètres suivants :
Calculer la puissance et la vitesse requises du moteur en fonction de la forme de la structure et des exigences de vitesse et d'accélération de la charge finale.
Notamment, en général, il faut choisir le rapport de réduction du réducteur en fonction de la vitesse du moteur sélectionné.
Dans la sélection réelle, par exemple, si la charge est un mouvement horizontal, en raison de l'incertitude du coefficient de frottement et du facteur de charge du vent des différents mécanismes de transmission, la formule P=TN/9549 ne peut souvent pas être calculée clairement (ne peut pas calculer avec précision la taille du couple).
Dans la pratique, on a également constaté que l'endroit où la puissance maximale est nécessaire lors de l'utilisation d'un servomoteur est souvent la phase d'accélération et de décélération.
Par conséquent, grâce à T=F*R=m*a*RVous pouvez calculer quantitativement la puissance requise et le rapport de réduction du moteur et du réducteur (m : masse de la charge ; a : accélération de la charge ; R : rayon de rotation de la charge).
Les points suivants méritent une attention particulière :
a) Le facteur d'excédent de puissance du moteur ;
b) Examinez l'efficacité de transmission du mécanisme ;
c) si les couples d'entrée et de sortie du réducteur sont conformes à la norme et présentent un certain facteur de sécurité ;
d) La possibilité d'augmenter la vitesse ultérieurement.
Il convient de mentionner que dans les industries traditionnelles, telles que l'industrie des grues, des moteurs à induction ordinaires sont utilisés pour l'entraînement, il n'y a pas d'exigences claires en matière d'accélération et des formules empiriques sont utilisées dans le processus de calcul.
Note : Dans le cas d'une charge verticale, n'oubliez pas d'inclure l'accélération gravitationnelle dans le calcul.
Pour obtenir un contrôle de haute précision de la charge, vous devez vous assurer que l'inertie du moteur et celle du système correspondent.
En ce qui concerne la raison pour laquelle l'adaptation de l'inertie est nécessaire, il n'existe pas d'explication unifiée sur l'internet.
Le principe de l'adaptation de l'inertie est le suivant : compte tenu de l'inertie du système convertie en arbre moteur, le rapport avec l'inertie du moteur ne doit pas être supérieur à 10 (Siemens) ; plus le rapport est faible, meilleure est la stabilité de la commande, mais cela nécessite un moteur plus gros, et le coût de la performance est plus faible.
Si vous avez des questions sur les méthodes de calcul spécifiques, veuillez vous référer à la "Mécanique théorique" de l'université.
Après avoir examiné le réducteur et le mécanisme de transmission, calculez si la précision de contrôle du moteur peut répondre aux exigences de la charge. Le réducteur ou certains mécanismes de transmission ont un certain jeu, dont il faut tenir compte.
Il s'agit principalement de communiquer et de confirmer avec les concepteurs électriques, par exemple pour savoir si la méthode de communication du servocontrôleur correspond à celle de l'automate programmable, si les le type de codeuret s'il est nécessaire de produire des données.
Le choix d'un servomoteur est influencé non seulement par le poids du mécanisme, mais aussi par les conditions de fonctionnement de l'équipement, qui peuvent modifier le choix du servomoteur. Une inertie plus importante nécessite un couple plus élevé pour l'accélération et la décélération, et des temps d'accélération et de décélération plus courts, d'où la nécessité d'un servomoteur avec un couple de sortie plus élevé.
Lors de la sélection des spécifications d'un servomoteur, veuillez suivre les étapes suivantes :
Actuellement, il existe de nombreuses marques de servomoteurs sur le marché, avec des performances variables. D'une manière générale, si le budget n'est pas une préoccupation, choisissez les marques européennes ou américaines. Si vous êtes plus soucieux de votre budget, choisissez les marques japonaises, puis celles de Taïwan et de Chine continentale.
Il ne s'agit pas d'un parti pris de l'auteur pour les marques étrangères, mais d'une leçon tirée de l'expérience.
D'après notre expérience, les performances de base des servomoteurs nationaux ne posent généralement pas de problème, mais l'algorithme de contrôle, l'intégration et la stabilité du servocontrôleur peuvent être à la traîne.
Quelques marques de servomoteurs couramment utilisées :
européennes et américaines : Siemens, ABB, Lenze, etc ;
Japonais : Panasonic, Mitsubishi, Yaskawa, etc.
Il convient de noter qu'en matière de conception d'automatismes, il faut apprendre à tirer parti des forces extérieures. En particulier dans le cas d'une automatisation non standard, la sélection et le calcul d'un trop grand nombre de dispositifs sont souvent accablants, et les heures supplémentaires sont la norme.
Aujourd'hui, fabricants de servomoteurs fournissent tous une assistance technique. Tant que vous fournissez la charge, la vitesse, l'accélération et d'autres paramètres, ils ont leur propre logiciel pour vous aider automatiquement à calculer et à choisir le bon servomoteur, ce qui est très pratique.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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