Les servomoteurs sont conçus pour la précision, qu'il s'agisse de maintenir une position, d'aider à tracer une trajectoire d'outil ou de maintenir une vitesse donnée sous charge. 

Mais même les systèmes les plus fiables ont leurs limites. Si vous les poussez trop loin, si vous omettez les contrôles de routine ou si vous travaillez dans des conditions moins qu'idéales, vous verrez les défauts des servomoteurs se manifester, parfois progressivement, parfois avec fracas (littéralement).

Cet article examine les défauts les plus courants des servomoteurs, comment ils se développent et ce que vous pouvez faire pour les éviter avant qu'ils ne causent de graves dommages.

Quels sont les symptômes courants d'un mauvais servomoteur ?

Les servomoteurs ne tombent généralement pas en panne sans avertissement, mais lorsqu'ils le font, c'est rarement subtil. La détection précoce des problèmes peut vous éviter des temps d'arrêt imprévus et des réparations plus coûteuses. Voici ce qu'il faut surveiller et pourquoi ces pannes de servomoteurs apparaissent :

• Bruits étranges : Les bruits de grincement, de bourdonnement ou de cliquetis peuvent signifier n'importe quoi, des roulements usés aux pannes électriques en passant par l'usure mécanique interne.
• Vibrations : Des vibrations excessives ou soudaines indiquent généralement un défaut d'alignement, un problème de rotor ou un élément qui se détache à l'intérieur du boîtier.
• Surchauffe : Si le moteur chauffe plus que prévu, il peut s'agir d'une charge excessive, d'une mauvaise circulation de l'air ou de problèmes électriques plus profonds.
• Fonctionnement erratique : Des changements de vitesse aléatoires, des bégaiements ou une perte de synchronisation indiquent souvent des défauts du codeur, un mauvais câblage ou une mauvaise communication avec le système de contrôle.
• Perte de précision et d'efficacité : Vous avez du mal à maintenir votre position ou vous consommez plus d'énergie que d'habitude ? Il s'agit souvent d'un problème de boucle de rétroaction, de résistance mécanique ou d'usure du codeur.
• Erreurs du système de contrôle : Si le système de contrôle envoie des messages d'erreur, il est probable qu'il signale des problèmes de charge, de surchauffe ou de rupture des liens de rétroaction.

Défauts courants des servomoteurs

Cette section couvre les suspects habituels lorsque les servomoteurs se dérèglent.

Pour chaque défaut, nous analyserons ses causes, comment le détecter rapidement et ce que vous pouvez faire pour prévenir (ou au moins limiter) les dégâts avant qu'ils n'endommagent l'ensemble de votre système.

Surchauffe

La surchauffe est l'un des défauts les plus dommageables pour les servomoteurs. Une chaleur excessive peut griller les enroulements, rompre l'isolation et réduire les performances globales si elle n'est pas contrôlée.

Pourquoi ce problème survient-il ?

• Températures ambiantes élevées : Le fait de faire tourner les moteurs dans des environnements chauds les fait dépasser les limites thermiques de sécurité.
• Chemins de refroidissement bloqués : La poussière, les débris ou les accumulations autour du boîtier du moteur peuvent étouffer le flux d'air et piéger la chaleur.
• Cycles d'utilisation prolongés : Un fonctionnement continu sans repos suffisant ne laisse pas le temps à la chaleur de se dissiper.
• Mauvaise ventilation : Les espaces étroits avec une circulation d'air restreinte ne permettent pas au moteur de respirer.
• Internes usés : Les pièces vieillissantes génèrent plus de friction, ce qui signifie plus de chaleur.

Symptômes et signes

• Excès de chaleur: Une accumulation de chaleur perceptible pendant ou après le fonctionnement indique un risque de surchauffe.
• Décoloration: Des composants décolorés peuvent indiquer une exposition excessive à la température.
• Odeur de brûlé: Une odeur de brûlé indique souvent une détérioration de l'isolation ou un échauffement excessif des composants.

Méthodes de détection

• Capteurs de température: Surveillance en temps réel des niveaux de chaleur du moteur.
• Imagerie thermique: Détecte les points chauds et la répartition inégale de la chaleur.
• Inspection manuelle: Identifier les signes de surchauffe par une inspection physique.

Conseils de prévention et d'entretien

• Une bonne ventilation: Veiller à ce que les moteurs soient utilisés dans des environnements bien ventilés.
• Environnements climatisés: Faire fonctionner les moteurs dans des conditions de température et d'humidité contrôlées lorsque cela est possible.
• Entretien régulier: Nettoyer les systèmes de refroidissement et remplacer les pièces usées pour garantir des performances constantes.
• Ventilateurs de refroidissement: Installez des ventilateurs supplémentaires pour améliorer la circulation de l'air.
• Mécanismes de sécurité: Utiliser des systèmes qui déclenchent des arrêts lorsque les limites de température de sécurité sont dépassées.

Défaillance du palier

La défaillance des roulements est l'une des pannes les plus courantes des servomoteurs. Lorsque les roulements sont défectueux, les frottements augmentent, le bruit se fait entendre et, en peu de temps, le moteur commence à éprouver des difficultés. Comme les roulements permettent à l'arbre de tourner sans à-coups, tout problème à ce niveau peut nuire à l'efficacité et entraîner des problèmes de performance plus importants par la suite.

Pourquoi ce problème survient-il ?

• Usure normale: Les roulements se dégradent avec le temps en raison du fonctionnement continu et des cycles de charge.
• Installation ou réinstallation incorrecte: Un défaut d'alignement dû à une installation incorrecte accélère l'usure des roulements et entraîne un manque d'efficacité.
• Contamination: La saleté, la poussière et d'autres particules peuvent s'infiltrer dans le système de roulement, entraînant une usure par abrasion et une défaillance.
• Surcharge: Des charges excessives dépassant les limites de conception provoquent des tensions et une dégradation précoce des roulements.
• Mauvaise lubrification: Une lubrification insuffisante ou dégradée augmente le frottement, ce qui accélère l'usure.

Symptômes et signes

• Sons anormaux: Des bruits de grondement, de grincement ou de crissement pendant le fonctionnement indiquent que le roulement est défectueux.
• Augmentation des vibrations: Des vibrations excessives indiquent souvent un défaut d'alignement ou une usure des roulements.
• Production de chaleur: Des roulements surchauffés entraînent des frottements et des dommages potentiels.

Méthodes de détection

• Capteurs de vibration: Surveiller et détecter les signes précoces de mouvements anormaux dans le moteur.
• Inspection manuelle: Contrôles réguliers pour détecter les bruits, la chaleur ou les signes d'usure.
• Contrôle de la température: Suivi continu des niveaux de chaleur pour identifier les surchauffes.

Conseils de prévention et d'entretien

• Contrôle de routine et remplacement des roulements: Planifier les inspections et remplacer les roulements si nécessaire.
• Utiliser des capteurs de vibrations: Une détection précoce peut prolonger la durée de vie du moteur.
• Techniques d'installation appropriées: Veiller à l'alignement lors de l'installation des roulements.
• Garder les roulements propres: Minimisez la contamination en nettoyant régulièrement les composants du moteur.
• Lubrification: Appliquer une lubrification appropriée pour réduire l'usure et la friction.

Défaillance des freins

Une défaillance du frein dans les servomoteurs peut entraîner des erreurs de positionnement et des temps d'arrêt imprévus. Le frein ayant pour fonction de maintenir la position, il est sujet à l'usure, surtout s'il est utilisé trop souvent ou s'il doit gérer des arrêts fréquents ou d'urgence.

Pourquoi ce problème survient-il ?

• Arrêts répétitifs et arrêts d'urgence: Les servofreins ne sont généralement pas conçus pour des arrêts fréquents ou des arrêts d'urgence répétés, ce qui entraîne une usure accélérée.
• Contamination: La poussière, l'huile et d'autres contaminants peuvent altérer le fonctionnement des freins et entraîner une dégradation des performances.
• Conception fermée: De nombreux servomoteurs dotés d'un indice de protection élevé, tel que IP65, comportent des freins internes, ce qui complique les inspections et les remplacements.

Symptômes et signes

• Bruits inhabituels: Des bruits de broyage ou de grincement pendant le fonctionnement du moteur peuvent indiquer des problèmes de freins.
• Fonctionnement erratique: Un mouvement irrégulier du moteur ou des problèmes de contrôle indiquent souvent un dysfonctionnement des freins.
• Production de chaleur: Une chaleur excessive autour de la zone de freinage indique une défaillance imminente des freins.

Méthodes de détection

• Inspection visuelle: Contrôles de routine pour détecter les signes d'usure, de contamination ou d'endommagement.
• Tests de performance: Évaluation de l'efficacité des freins dans des conditions de charge afin d'identifier les incohérences.
• Imagerie thermique: Les caméras thermiques permettent de détecter une répartition inhabituelle de la chaleur autour du système de freinage.

Conseils de prévention et d'entretien

• Engager correctement les freins: N'engagez les freins que lorsque le moteur est à l'arrêt afin de minimiser l'usure dynamique.
• Utiliser des freins spécialisés pour les arrêts fréquents: Pour les applications nécessitant des arrêts répétés, utiliser des freins conçus pour l'arrêt dynamique, tels que les freins à ressort ou les freins à double face en C.
• Inspection régulière: Prévoir des inspections de routine pour contrôler l'usure et la contamination.
• Maintenir un environnement propre: Maintenez la zone d'utilisation exempte de contaminants tels que la poussière et l'huile.
• Installation correcte: Suivez les procédures d'installation correctes pour garantir le fonctionnement et la longévité des freins.

Le servomoteur ne tourne pas

Si un servomoteur ne tourne pas, c'est qu'il y a un problème. Qu'il s'agisse du moteur, du variateur ou du contrôleur, un élément de la chaîne de signaux est défectueux. Le résultat est un temps d'arrêt, tout simplement.

Pourquoi ce problème survient-il ?

• Questions relatives au contrôleur:
  • Problèmes de sortie DAC: Si la sortie du convertisseur numérique-analogique (CNA) est incorrecte, le moteur peut ne pas tourner.
  • Logiciels obsolètes: L'utilisation d'un logiciel incorrect ou obsolète peut perturber la fonction motrice.
• Problèmes d'entraînement:
  • Efficacité de l'entraînement: Un fonctionnement inefficace de l'entraînement peut nuire aux performances du moteur.
  • Défaillance du disque: Un variateur défaillant peut empêcher le moteur de tourner.

Symptômes et signes

• Inactivité du moteur: Le moteur ne se déplace pas comme prévu.
• Erreurs du système de contrôle: Des messages d'erreur ou des défauts apparaissent dans le système de contrôle.
• Absence de réponse: Le moteur ne réagit pas aux signaux de commande.

Méthodes de détection

• Diagnostic du système de contrôle: Vérifiez que le contrôleur et le lecteur ne présentent pas de défauts à l'aide d'outils de diagnostic.
• Tests manuels: Tester la réponse du moteur aux commandes directes.
• Analyse du logiciel: Examiner le logiciel de contrôle pour y déceler des erreurs ou un code obsolète.

Conseils de prévention et d'entretien

• Mises à jour régulières des logiciels:
  • Maintenir le logiciel à jour: Mettez régulièrement à jour les logiciels de contrôle pour éviter les problèmes de compatibilité.
• Entretien de l'entraînement:
  • Autocontrôles de routine: Effectuer périodiquement des autotests sur le lecteur.
  • Des réparations en temps voulu: Traiter rapidement les problèmes de conduite.
• Maintenance du contrôleur:
  • Vérifier les paramètres: Vérifier régulièrement les réglages du logiciel/matériel du contrôleur.
  • Vérifier les paramètres: S'assurer que les profils de gain, de vitesse et d'accélération sont corrects.

Le servomoteur s'arrête à grande vitesse

Si un servomoteur s'arrête à haute ou à pleine vitesse, cela signifie généralement qu'il y a un problème au niveau de la protection contre les surcharges, du refroidissement ou du système électrique. D'une manière ou d'une autre, vous vous dirigez vers un temps d'arrêt si le problème n'est pas résolu.

Pourquoi ce problème survient-il ?

• Système de protection contre les surcharges défectueux: Un système de protection contre les surcharges défectueux peut arrêter prématurément le moteur lorsqu'il est soumis à une charge excessive.
• Surchauffe rapide: Le fonctionnement à des vitesses élevées sans refroidissement suffisant entraîne la détérioration des composants internes et l'arrêt de l'appareil.
• Roulements inadéquats: Des roulements mal entretenus ou mal installés contribuent à la surchauffe et à la défaillance du moteur.
• Fusibles grillés ou anciens: Les fusibles périmés ou grillés perturbent le flux électrique et provoquent des arrêts.
• Mauvais condensateurs: Les condensateurs défectueux perturbent les fonctions électriques du moteur, ce qui entraîne des arrêts.
• Dysfonctionnement du compte-tours: Une lecture imprécise de la vitesse de rotation peut entraîner des réglages incorrects et forcer le moteur à s'arrêter.
• Chutes de tension ou mauvais câblage: Une instabilité électrique ou un câblage défectueux peut entraîner un fonctionnement erratique du moteur.

Symptômes et signes

• Le moteur s'arrête de façon inattendue: Le moteur s'arrête après avoir atteint des vitesses élevées.
• Surchauffe: Le moteur devient anormalement chaud.
• Bruits inhabituels: Bruits de grincement ou de gémissement provenant du moteur.
• Performances irrégulières: Fluctuations de la vitesse du moteur ou arrêts inattendus à des vitesses élevées.

Méthodes de détection

• Imagerie thermique: Détecter les points chauds de surchauffe dans le moteur.
• Suivi des performances: Suivre les performances du moteur pour détecter les signes de surcharge ou de surchauffe.
• Inspection visuelle: Rechercher des signes de dommages physiques ou de surchauffe.
• Essais électriques: Utilisez un multimètre pour rechercher des problèmes tels que des fusibles grillés ou des condensateurs endommagés.

Conseils de prévention et d'entretien

• Entretien régulier: Effectuer des contrôles de routine pour s'assurer du bon fonctionnement de tous les composants.
• Solutions de refroidissement: Installez des dispositifs de refroidissement supplémentaires, tels que des ventilateurs ou des dissipateurs de chaleur, afin d'éviter toute surchauffe.
• Inspections électriques: Inspecter régulièrement le câblage, les fusibles et les condensateurs pour vérifier qu'ils ne sont pas usés ou endommagés.
• Étalonnage du tachymètre: Étalonnez régulièrement le tachymètre pour maintenir des relevés de vitesse précis.

Arbre du moteur cassé

La rupture d'un arbre n'est pas plus grave que cela : elle arrête le moteur et peut endommager tout ce à quoi il est relié. Elle est généralement due à une contrainte mécanique, à un défaut d'alignement ou à une surcharge, et si elle n'est pas détectée rapidement, les dégâts s'étendent vite.

Pourquoi ce problème survient-il ?

• Conception mécanique inadéquate: Lorsque l'arbre n'est pas conçu pour supporter des forces de charge radiale excessives, il peut se rompre sous l'effet de la contrainte, ce qui entraîne une défaillance du moteur.
• Charge bloquée ou surcharge sévère: Si le moteur est confronté à une surcharge momentanée ou à une charge bloquée, l'arbre subit une augmentation brutale de la force, ce qui peut entraîner sa défaillance.
• Désalignement lors de l'assemblage: Un mauvais alignement entre le moteur et les composants connectés crée une tension inégale sur l'arbre, ce qui peut entraîner des fractures.

Symptômes et signes

• Perte de couple du moteur: Un arbre cassé ou endommagé entraîne une perte de puissance du moteur, qui ne transmet plus le couple de manière efficace.
• Grincement ou bruit anormal pendant le fonctionnement du moteur: Des bruits inhabituels, tels que des grincements, peuvent indiquer un problème mécanique au niveau de l'arbre.
• Le moteur ne répond pas, même lorsqu'il est alimenté: Le moteur peut ne pas fonctionner du tout, même s'il est alimenté en électricité, en raison d'un arbre cassé.

Méthodes de détection

• Inspection visuelle de l'arbre du moteur et des composants connectés: Inspecter l'arbre pour vérifier qu'il n'y a pas de fissures, de déformations ou de désalignements visibles.
• Contrôle du couple pendant le fonctionnement: Surveillez le couple de sortie du moteur pour identifier toute chute soudaine qui pourrait indiquer une défaillance de l'arbre.
• Analyse vibratoire pour détecter les déséquilibres ou les défauts d'alignement: Les capteurs de vibrations peuvent aider à identifier des schémas anormaux qui suggèrent des problèmes d'arbre, tels qu'un déséquilibre ou un mauvais alignement.

Conseils de prévention et d'entretien

• Conception des moteurs en fonction des forces de charge prévues: Veillez à ce que le moteur et l'arbre soient conçus pour supporter la charge maximale prévue afin d'éviter toute surcharge.
• Surveiller les opérations du côté de la charge pour détecter les contraintes excessives: Vérifier régulièrement le côté charge du moteur pour s'assurer qu'il ne subit pas de forces supérieures à sa capacité nominale.
• Assurer la précision de l'alignement pendant l'assemblage: Utiliser des méthodes d'alignement précises lors de l'installation afin d'éviter tout désalignement qui pourrait entraîner une défaillance de l'arbre.

Questions de lubrification

Lorsque la lubrification est défaillante, les frottements augmentent, la chaleur s'accumule et les performances s'en ressentent. Veillez à ce que les pièces mobiles soient correctement graissées, sinon vous vous exposez à l'usure, à l'inefficacité et, en fin de compte, à la défaillance du moteur.

Pourquoi ce problème survient-il ?

• Lubrification inadéquate: Augmente le frottement, provoque l'usure et la surchauffe.
• Contamination: La saleté et les débris dégradent la qualité du lubrifiant, augmentant le frottement et l'usure.
• Lubrifiant inapproprié: L'utilisation de types incompatibles peut réduire l'efficacité et endommager les composants.

Symptômes et signes

• Bruit ou vibration inhabituels pendant le fonctionnement: Une lubrification insuffisante ou dégradée entraîne une augmentation du frottement, qui se manifeste souvent par des grincements ou des bruits et vibrations inhabituels.
• Surchauffe due au frottement: Sans une lubrification adéquate, le frottement augmente, ce qui entraîne une surchauffe du moteur et risque d'endommager davantage les composants.
• Diminution des performances motrices: L'augmentation des frottements et de la chaleur entraîne une réduction de l'efficacité, ce qui provoque un fonctionnement lent ou irrégulier du moteur.

Méthodes de détection

• Inspection visuelle des signes d'usure ou de bruit: Inspectez le moteur et les composants environnants pour vérifier qu'ils ne présentent pas d'usure visible, de bruit inhabituel ou de signes de fuite de lubrifiant.
• Surveiller la température du moteur pour détecter toute surchauffe: Surveiller en permanence la température du moteur pour détecter les hausses anormales qui pourraient indiquer une lubrification insuffisante ou un frottement excessif.
• L'analyse des performances pour repérer les inefficacités: Évaluez régulièrement les performances et l'efficacité du moteur afin d'identifier les signes d'inefficacité liés au frottement, tels qu'une diminution de la production ou une augmentation de la consommation d'énergie.

Conseils de prévention et d'entretien

• Mise en place d'un programme de lubrification de routine: Fixez un calendrier régulier pour la lubrification des pièces mobiles, en veillant à ce qu'elles restent suffisamment lubrifiées et exemptes de contaminants.
• Utiliser le lubrifiant approprié pour le moteur: Choisissez toujours le lubrifiant adapté au modèle de votre moteur et à ses conditions d'utilisation afin de garantir des performances et une protection optimales.
• Sceller le moteur pour éviter toute contamination: Utilisez des joints et des couvercles de protection pour empêcher les contaminants de pénétrer dans le moteur et d'affecter la qualité et la fonction du lubrifiant.

Défauts du servomoteur classés par ordre de gravité

Comme le laisse entendre l'introduction, toutes les fautes ne sont pas égales. Certains défauts peuvent être catastrophiques et entraîner une défaillance immédiate du système, tandis que d'autres ont un effet négatif plus progressif sur les performances du système. Dans tous les cas, une once de prévention vaut mieux qu'une livre de remède, alors si vous remarquez quelque chose d'anormal dans votre matériel de servomoteur, ne tardez pas - faites-le réparer, dès que possible.

Explication de l'évaluation de la gravité :

• 5: Défaillance catastrophique avec arrêt immédiat
• 4: Impact grave, risque de dommages importants, nécessité d'une action corrective urgente
• 3: Impact modéré, dommages progressifs, dégradation sensible des performances
• 2: Impact léger, dégradation progressive sur de longues périodes
• 1: Impact négligeable, facilement gérable

Faut-il réparer ou remplacer un servomoteur défectueux ?

La décision dépend du coût, du temps d'immobilisation, de l'âge du moteur, de la disponibilité des pièces et des plans de mise à niveau.

Le remplacement est généralement préférable si les coûts de réparation représentent 50-70% du prix d'un nouveau moteur, ou si les temps d'arrêt nuisent à la productivité. C'est également le choix le plus judicieux pour les moteurs plus anciens présentant des problèmes fréquents, des pièces difficiles à trouver ou des performances médiocres après réparation.

La garantie peut faire pencher la balance en réduisant les coûts et en rendant le choix plus clair.

Quelle est la durée de vie d'un servomoteur ?

Les servomoteurs ont généralement une durée de vie comprise entre 20 000 et 30 000 heures de fonctionnement dans des conditions standard. Cette estimation dépend de facteurs tels que les habitudes d'utilisation, la qualité de l'entretien et les conditions environnementales. 

Pour des informations plus détaillées sur la longévité des servomoteurs et les meilleures pratiques pour garantir une durée de vie optimale, consultez les informations de Contrôles de mouvement avancés.

Conclusion

Les servomoteurs offrent précision, vitesse et fiabilité, mais des problèmes tels que la surchauffe, les défaillances mécaniques et les facteurs environnementaux peuvent compromettre leurs performances.

L'installation correcte du matériel en premier lieu, dans un environnement propre, est un bon moyen de démarrer la vie opérationnelle d'un servo.

Une surveillance constante, des diagnostics intelligents et un environnement propre et stable sont essentiels pour assurer le bon fonctionnement des servosystèmes une fois qu'ils sont opérationnels.

La détection précoce des défauts à l'aide d'outils tels que des capteurs de température et des analyseurs de vibrations peut également contribuer à prévenir les dommages et les temps d'arrêt une fois que le système est opérationnel. 

Comme le dit le proverbe, il vaut mieux agir tôt que regretter tard, alors traitez les problèmes de servomoteurs avant qu'ils ne deviennent sérieux. En effet, lorsqu'un servomoteur tombe en panne en milieu de cycle, la seule chose qui évolue rapidement est votre niveau de stress.