Comment choisir un servomoteur

Lorsque vous recherchez un servomoteur, vous pouvez trouver des milliers d'options. ADVANCED Motion Controls propose près de 200 servomoteurs à elle seule. Mais trouver celui qui répond à tous les besoins de votre application peut être un peu plus complexe. Les servovariateurs ont des gammes de puissance, des tailles, des options de réseau, une intelligence, des facteurs de forme, des caractéristiques numériques, etc. différentes. Le choix d'un servomoteur nécessite un examen attentif des besoins de votre projet et des options disponibles. Ce n'est peut-être pas une décision simple, mais ce n'est pas non plus une tâche intimidante. Laissez ce blog vous servir de guide dans ce processus.

Prép : Définissez votre demande

développement d'une application de servocommandeVotre solution de contrôle du mouvement doit être basée sur les besoins de votre application, et non l'inverse. Comme nous le disons toujours, concentrez-vous sur votre machine, laissez-nous nous occuper du contrôle du mouvement. Avant de vous lancer dans la recherche du bon servomoteur, vous devez définir les paramètres de votre système de contrôle du mouvement, et tout dépend de la façon dont vous définissez votre application.

Vous devez commencer par regarder la situation dans son ensemble : Qu'est-ce que vous êtes en train de fabriquer ? S'agit-il d'une grande machine de fabrication, d'un robot mobile ou d'un appareil de bureau ? S'agit-il d'un système à un ou plusieurs axes ? Quel type de tâche votre système exécute-t-il ? Cela permettra de répondre à certaines questions de base concernant le choix de votre servomoteur, telles que la puissance requise, le choix entre analogique et numérique, et les modes de fonctionnement nécessaires.

Ensuite, vous devez déterminer les éléments de votre conception qui sont flexibles et ceux qui sont figés. Cela permettra de définir les paramètres de votre système de contrôle du mouvement et, en fin de compte, les paramètres de sélection de votre servomoteur. Devez-vous utiliser un moteur spécifique ? Avez-vous besoin d'un espace restreint ? Êtes-vous lié à une certaine communication réseau ? Si vous disposez d'une marge de manœuvre, au sens propre ou figuré, dans la conception de votre projet, vous aurez plus d'options à votre disposition, mais vous ne saurez peut-être pas par où commencer. Si vos paramètres sont plus étroitement définis, il se peut que vous ayez moins d'options à choisir, mais il se peut aussi que vous n'en ayez aucune. Dans ce cas, vous devrez peut-être revoir la conception ou envisager une solution personnalisée.

Faire tous les bons choix

Une fois que vous avez défini vos paramètres, vous pouvez commencer à examiner ce que les différents servomoteurs ont à offrir. Comme nous l'avons dit précédemment, il y a beaucoup de facteurs à prendre en compte. ADVANCED Motion Controls dispose d'un outil de recherche de servomoteurs qui vous permet de définir vos spécifications et vous présente une sélection filtrée de servomoteurs qui y répondent.

Puissance

servo drive différents niveaux de puissance courant tensionD'emblée, la gamme de puissance est peut-être le facteur le plus crucial dans le choix d'un servo-amplificateur. Vous devez trouver un amplificateur servo qui a la puissance nominale appropriée pour le moteur avec lequel vous l'associez.

C'est assez simple, si votre variateur ne peut pas fournir assez de puissance, votre moteur ne pourra pas tourner, du moins pas avec le couple ou la vitesse que vous souhaitez. C'est pourquoi il est si important de définir les exigences de vitesse et/ou de couple de votre application. En utilisant les propriétés de votre moteur et de sa charge, vous pouvez déterminer les capacités de puissance nécessaires de votre servomoteur.

alimentation du servomoteurInversement, vous devez également vous assurer que votre servomoteur n'est pas nettement surpuissant pour votre moteur. Si vous envoyez trop de courant, vous pouvez facilement griller votre moteur dans un système très peu adapté. Même si vous faites fonctionner votre variateur à l'extrémité inférieure de sa plage de fonctionnement, où il répond techniquement à la puissance nominale du moteur, ce n'est pas recommandé pour un contrôle précis. C'est comme si vous essayiez de vous coiffer avec un râteau de jardin - vous pouvez toujours le faire, mais ce n'est pas fait pour quelque chose d'aussi petit, et vous n'obtiendrez pas les résultats souhaités.

Il est également important de se rappeler que si le variateur alimente le moteur, l'alimentation du variateur doit également provenir de quelque part. Les servocommandes ont une plage de tension d'alimentation, vous devez donc vous assurer que vous pouvez fournir correctement cette tension à la servocommande.

Chaque application est différente et il existe de nombreuses gammes de puissance pour les variateurs, il est donc inutile de discuter de quelles applications ont besoin de quel type de puissance de variateur. Il suffit d'obtenir l'estimation la plus précise des besoins en puissance du moteur de votre application, et de commencer votre sélection à partir de là.

Taille et facteur de forme

sélection d'un serv serv servo driveLa taille est-elle vraiment importante ? Parfois. Si vous fabriquez une grande machine de fabrication ou un système de portique d'entrepôt, la taille du servomoteur n'a probablement aucune incidence sur votre application. En revanche, pour des applications telles que la robotique ou les appareils portables, il est crucial de trouver un servomoteur qui s'adapte à l'intérieur. En résumé, si un entraînement ne s'adapte pas, vous ne pouvez pas l'utiliser, il est donc important d'en choisir un qui s'adapte.

Malheureusement, vous ne pouvez pas toujours choisir la plus petite option et être tranquille. La taille va généralement de pair avec la puissance. En règle générale, plus le variateur est grand, plus il peut fournir de puissance. Cependant, la tendance à la recherche de solutions servo plus compactes dans l'industrie crée quelques exceptions à cette tendance, comme par exemple ADVANCED Les servocommandes de taille réduite de Motion Controls. Un servomoteur fabriqué cette année peut très probablement avoir une puissance plus élevée qu'un servomoteur plus grand fabriqué il y a quelques années, mais la règle générale reste vraie.

Les disques durs n'existent pas seulement en différentes tailles, mais aussi en différents facteurs de forme. Cela influe sur la manière dont un variateur sera intégré dans votre système. Les servocommandes à montage sur panneau constituent le facteur de forme traditionnel des servocommandes. Ils sont dotés d'un dissipateur thermique en forme de support qui est utilisé pour les monter sur un panneau électrique à l'intérieur ou à l'extérieur de l'appareil, d'où leur nom. Les variateurs à montage sur panneau sont disponibles dans une grande variété de tailles, et donc dans une grande variété de puissances nominales. Si le châssis de votre appareil le permet, vous pouvez envisager d'utiliser un lecteur à montage sur panneau.

main de robot avec servomoteurCependant, si vous avez besoin d'une solution plus compacte et intégrée, vous devriez envisager un servomoteur monté sur carte de circuit imprimé, également connu sous le nom d'entraînement de type plug-in. Ces variateurs se branchent généralement directement sur une carte de commande ou une carte de montage qui comporte toutes les connexions au moteur, à la tension d'alimentation, au retour d'information, etc. Les servo-amplificateurs montés sur circuit imprimé sont le plus souvent utilisés dans les appareils portables, les robots et les petites machines. Si vous êtes à court d'espace, il y a de fortes chances qu'un variateur monté sur circuit imprimé soit votre meilleur choix.

Pour la robotique mobile, comme les véhicules guidés autonomes, vous pouvez utiliser un servomoteur monté sur véhicule. Ces variateurs sont entièrement enveloppés dans une coque dure, ce qui les protège. Comme les variateurs montés sur panneau, ils sont dotés d'un grand dissipateur thermique qui est généralement boulonné au châssis de l'appareil. Pour les applications robustes qui peuvent accueillir un variateur de grande taille, un variateur monté sur véhicule est un excellent choix.

Gardez à l'esprit que le facteur de forme ne détermine pas les performances d'un disque, il détermine simplement la manière dont la technologie est présentée. Certains lecteurs montés sur circuit imprimé peuvent être plus performants que les lecteurs montés sur panneau et vice versa.

Modes de fonctionnement

découpeur plasma cnc à servomoteurC'est encore là que vous devez vous demander "que fait votre appareil ?" C'est très important pour déterminer comment votre moteur doit être contrôlé, et donc quels modes de fonctionnement votre servomoteur doit avoir. Les modes de fonctionnement les plus courants sont le mode couple (courant), vitesse et position.

Si vous voulez un moteur qui fonctionne à un couple spécifié et qui n'a pas besoin de compenser des perturbations externes, le mode couple est probablement suffisant. Dans certaines applications, le contrôleur principal est mieux adapté pour fermer les boucles de vitesse ou de position, ce qui permet au variateur de fonctionner simplement en mode couple. Presque tous les servovariateurs que vous pouvez trouver ont un mode couple.

Le mode vitesse est également disponible sur de nombreux servomoteurs analogiques et numériques. Un variateur fonctionnant en mode vitesse utilise un dispositif de retour d'information pour suivre la vitesse du moteur, de sorte qu'il envoie une puissance supplémentaire au moteur si celui-ci n'atteint pas la vitesse cible. Ce mode est utile pour les applications telles que les systèmes de convoyage, les machines-outils et la robotique mobile, pour lesquelles vous souhaitez conserver les mêmes performances, quelle que soit la variation de la charge.

Le mode position est disponible sur de nombreux servomoteurs numériques. Il est utilisé lorsque la position du moteur est critique pour l'opération, comme dans les robots de fabrication et les imprimantes 3D. Comme le mode vitesse, le mode position s'appuie sur un dispositif de retour d'information pour suivre son mouvement dans le temps. Les dispositifs de retour de position absolue peuvent identifier la position réelle d'un rotor à tout moment, indépendamment de la date de mise sous tension de l'appareil.

Comme mentionné précédemment, les boucles de vitesse et de position peuvent être fermées par un contrôleur, mais les variateurs avec mode vitesse et/ou position peuvent soulager le contrôleur ou offrir ces niveaux de contrôle dans les applications autonomes qui ne disposent pas d'un contrôleur externe.

Prenez le temps de réfléchir au type de contrôle dont votre application a besoin, puis vous serez en mesure de déterminer le mode de fonctionnement de votre servovariateur. Si vous avez besoin d'un servomoteur capable de changer de mode de fonctionnement pour différentes tâches, les variateurs numériques AMC offrent la possibilité de changer de mode à la volée.

Contrôle centralisé ou distribué (analogique ou numérique)

Sélection d'un servomoteur analogiqueDans un système de mouvement à un seul axe, la disposition des commandes est moins importante ; le choix d'un servomoteur analogique ou numérique peut ne pas faire une grande différence. En revanche, dans un système à plusieurs axes motorisés, vous avez un peu plus à réfléchir. Le choix du servomoteur dépend en grande partie de la manière dont vous configurez votre système de contrôle du mouvement, notamment en ce qui concerne le choix entre analogique et numérique.

Est-ce que cela ne pose pas de problème si toutes les commandes proviennent d'une source centralisée et sont envoyées à chaque variateur individuellement ? Dans ce cas, vous pouvez configurer votre système avec des servomoteurs numériques ou analogiques, à condition de disposer d'un contrôleur puissant capable de gérer la logique. Vous devez également connecter chaque servomoteur individuellement au contrôleur, ce qui nécessite généralement beaucoup de câblage et que tous les dispositifs soient assez proches les uns des autres. La famille de servovariateurs analogiques d'AMC, AxCent™, est conçue pour un contrôle centralisé.

Toutefois, si vous souhaitez distribuer la commande dans l'ensemble du système à l'aide d'un réseau, vous devrez utiliser des variateurs numériques tels que ceux des familles de variateurs DigiFlex® Performance™ et FlexPro™ d'AMC. Les servomoteurs numériques peuvent décharger le contrôleur d'une partie de la charge de traitement en utilisant leurs propres processeurs internes et leur mémoire de stockage. La commande de position peut être réalisée en envoyant des points de position individuels où le servomoteur utilise l'interpolation linéaire pour définir la trajectoire entre les points (mode synchrone cyclique), ou en utilisant la fonction 3rd interpolation d'ordre pour définir la trajectoire entre les points (modes PVT et PV). Pour les trajectoires simples ou lorsque le mouvement est toujours répété, les mouvements préconfigurés des variateurs peuvent être déclenchés par de simples commandes du contrôleur ou d'un autre variateur.

Réseau

réseau de communication des servomoteursComme nous l'avons mentionné précédemment, les servocommandes numériques permettent une commande en réseau, ce qui permet au contrôleur d'envoyer ses commandes dans un seul paquet le long d'une "chaîne" de servocommandes plutôt que de les envoyer à chacune d'elles individuellement. Cela peut simplifier considérablement le câblage. Les réseaux sont également bidirectionnels, ce qui permet au variateur de renvoyer des informations au contrôleur.

Cependant, différents servomoteurs sont conçus pour différents réseaux. Si votre application est déjà configurée pour utiliser un certain réseau, il est préférable de s'y tenir pour plus de simplicité. Si vous n'êtes pas lié à un réseau spécifique pour votre système de contrôle du mouvement, vous avez un peu plus de liberté de choix.

Pour un réseau en temps réel qui maintiendra une synchronisation parfaite, vous devriez choisir un servovariateur avec une communication réseau basée sur Ethernet, comme EtherCAT, Ethernet Powerlink, PROFINET, Ethernet/IP, et bien d'autres. Si vous souhaitez un réseau plus traditionnel et peu coûteux, mais qui reste robuste et fiable, vous pouvez choisir un servovariateur CANopen ou Modbus.

Vous avez besoin d'un service personnalisé ?

servomoteurs personnalisésSupposons que vous ayez passé en revue tous les critères auxquels votre servomoteur doit répondre, que vous fassiez une recherche et que vous ne trouviez pas un seul servomoteur qui réponde à tous les critères. Que faire alors ? Dans certains cas, vous devrez peut-être modifier votre conception. Parfois, un petit ajustement suffit. D'autres fois, une nouvelle conception n'est pas suffisante ou n'est pas du tout une option.

C'est là que vous devez envisager une solution de servocommande modifiée ou personnalisée. Les servocommandes modifiées peuvent être dotées de diverses améliorations telles qu'une inversion logique, un revêtement de protection ou même la sérigraphie de votre logo sur le boîtier.

Si une modification ne suffit pas, vous devrez peut-être rechercher une solution de servocommande personnalisée. Les solutions personnalisées sont des servocommandes conçues et construites uniquement en fonction de votre application. Un servomoteur personnalisé peut faire toute la différence pour votre application et libérer tout son potentiel, car il est spécifiquement adapté à votre appareil. Les solutions personnalisées sont souvent les plus économiques si l'on tient compte des problèmes d'intégration qu'elles peuvent résoudre et de leur fonctionnalité spécifique à l'application.

ADVANCED Motion Controls est toujours prêt, désireux et capable de concevoir et de construire des servomoteurs personnalisés pour le bon projet. Aujourd'hui, les produits personnalisés et modifiés représentent chacun environ un tiers de notre activité, le tiers restant étant constitué de produits standard.

Vous n'êtes pas seul

Tout cela vous semble-t-il accablant ? Ne vous inquiétez pas. Nous sommes là pour vous aider. Sur ADVANCED Motion Controls, nous ne nous contentons pas de vous vendre des servomoteurs ; nous travaillons avec vous pour concevoir un système de contrôle du mouvement qui fonctionne pour vous. Nous vous recommandons des moteurs, du câblage et des contrôles, mais surtout, nous vous aidons à choisir le servomoteur qui convient parfaitement à votre application. Nous avons plus de 32 ans d'expérience dans l'industrie, alors laissez-nous l'utiliser pour vous aider.

 

par Jackson McKay, ingénieur marketing

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