Comment choisir un servomoteur : un guide détaillé pour les applications de précision

Les servomoteurs sont un composant essentiel dans une large gamme d'applications industrielles, de la robotique aux systèmes d'automatisation. Choisir le servomoteur adapté à vos besoins spécifiques peut être une tâche difficile. Cet article fournit un guide détaillé sur la manière de choisir un servomoteur adapté à vos besoins, en se concentrant sur divers facteurs tels que le couple, la vitesse, l'inertie et le type d'application. Examinons les aspects clés que vous devez prendre en compte pour une sélection efficace de servomoteurs.

Comprendre les servomoteurs et leurs applications

Qu'est-ce qu'un servomoteur ?

UN servomoteur est un actionneur rotatif ou un moteur qui permet un contrôle précis de la position angulaire ou linéaire, de la vitesse et de l'accélération. Les servomoteurs sont utilisés dans les systèmes en boucle fermée où les signaux de rétroaction, généralement provenant d'encodeurs, fournissent des données pour ajuster la sortie du moteur et assurer un contrôle précis. Ils sont bien connus pour leur précision et sont couramment utilisés dans la robotique, les systèmes de convoyeurs et les machines CNC.

Les servomoteurs présentent plusieurs caractéristiques distinctes :

• Haute précision:Grâce à l'utilisation de mécanismes de rétroaction, les servomoteurs offrent une excellente précision dans le contrôle de la position.
• Contrôle de vitesse:Ils peuvent varier la vitesse en fonction du signal de commande d'entrée, permettant une utilisation polyvalente dans différentes applications.
• Contrôle du couple:Les servomoteurs peuvent ajuster leur couple pour s'adapter aux changements de charge.

Applications des servomoteurs

Les servomoteurs sont polyvalents et sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles et commerciales :

• Robotique:Les servomoteurs fournissent les mouvements précis requis pour les articulations robotiques.
• Machines CNC:Utilisé pour un contrôle précis du fraisage, du perçage et de la coupe.
• Systèmes de convoyeurs automatisés:Les servomoteurs sont utilisés pour assurer un mouvement fluide des matériaux le long des lignes de convoyage.
• Dispositifs médicaux:Des applications telles que les robots chirurgicaux et les prothèses dépendent également de la précision des servomoteurs.

Par exemple, vous pouvez consulter notre Produits de la série Yaskawa qui sont idéales pour les besoins d'automatisation où la précision et la fiabilité sont cruciales.

Facteurs clés à prendre en compte lors du choix d'un servomoteur

1. Exigences de couple

Couple est un facteur clé lors de la sélection d'un servomoteur. Il est essentiel de comprendre les deux couple continu et Couple de pointe exigences:

• Couple continu:Il s'agit du couple dont un moteur a besoin pour maintenir son fonctionnement normal sans surchauffer.
• Couple de pointe:Cela représente le couple que le moteur peut fournir pendant de courtes périodes, généralement pendant l'accélération.

Par exemple, lorsqu’on travaille sur un bras robotisé, le couple continu est nécessaire pour occuper des postes, tandis que Couple de pointe peut être nécessaire lors de l’initiation des mouvements.

Calcul du couple

Une façon simple d'estimer les exigences de couple consiste à déterminer le poids, le rayon et les composants de friction de la charge dans votre configuration. Cela peut être fait à l'aide de la formule :

Couple (Nm) = Force (N) x Rayon (m)

Sélection d'un moteur avec un rapport de couple approprié Couple nominal garantit que le servo peut gérer la charge sans causer de dommages ni d'instabilité.

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2. Vitesse et vélocité

Vitesse est un autre élément important à prendre en compte lors du choix d'un servomoteur. En fonction de votre application, vous devez sélectionner un moteur capable de fournir la vitesse requise sans compromettre le contrôle ou la précision.

• Applications à grande vitesse:On les trouve généralement dans les bandes transporteuses et les systèmes d’emballage où un mouvement rapide est nécessaire.
• Applications à faible vitesse:Les tâches de précision telles que les robots pick-and-place ou les opérations d'assemblage nécessitent des vitesses plus faibles mais un couple plus élevé.

Le courbe vitesse-couple d'un moteur est un facteur crucial à examiner, car il illustre la relation entre la vitesse du moteur et le couple qu'il peut fournir. Les servomoteurs conçus avec une gamme plus large Plage de vitesse sont généralement plus polyvalents.

3. Inertie et adaptation de la charge

Correspondance avec le inertie du servomoteur au inertie de charge est vital pour la stabilité du système. Un rapport d'inertie mal adapté peut entraîner oscillations, vibrations, et un manque général de contrôle.

• Rapport d'inertie:Idéalement, le rapport d'inertie charge/moteur devrait être inférieur à 10:1Si l'inertie de la charge est trop élevée, le servomoteur risque de ne pas être en mesure de contrôler la charge avec précision, ce qui entraîne un fonctionnement inefficace.
• Réduction de vitesse: En utilisant un boîte de vitesse peut aider à faire correspondre l'inertie de la charge avec l'inertie du moteur en réduisant efficacement l'impact de la charge sur le moteur.

« Le bon rapport d'inertie peut faire toute la différence dans le fonctionnement fluide et efficace d'un système entraîné par un servomoteur. »

4. Rapports de démultiplication et forces externes

Les servomoteurs utilisent souvent réducteurs de vitesse pour ajuster la vitesse de sortie et le couple afin de mieux s'adapter à l'application. rapport de démultiplication peut avoir un impact significatif sur les caractéristiques de vitesse et de couple du moteur.

Par exemple, si un rapport de démultiplication En utilisant un rapport de 5:1, la vitesse du moteur est réduite d'un facteur cinq, tandis que le couple est augmenté du même facteur. Cette configuration est particulièrement utile dans les applications nécessitant un couple élevé à une vitesse inférieure, comme le positionnement d'objets lourds.

Forces externes:Des facteurs tels que l’attraction gravitationnelle et les forces mécaniques doivent également être pris en compte lors de la détermination du rapport de démultiplication, en particulier dans les applications où certaines parties de la charge peuvent devoir être suspendues.

5. Exigences relatives au servomoteur

Servomoteurs sont utilisés pour contrôler la puissance délivrée au moteur. Les spécifications du variateur doivent correspondre aux exigences du servomoteur, notamment :

• Tension: Assurez-vous que le servomoteur peut gérer les exigences de tension du moteur.
• Courant continu et courant de pointe:Le variateur doit prendre en charge les besoins en courant continu et de pointe du moteur pour éviter la surchauffe et garantir des performances constantes.

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Comparaison de différents servomoteurs

Servomoteurs à courant continu et à courant alternatif

Les servomoteurs sont disponibles en CA et DC types. Chacun présente des avantages spécifiques qui peuvent convenir à différentes applications :

Les servomoteurs à courant alternatif sont préférés pour l'automatisation industrielle, tandis que les servomoteurs à courant continu sont souvent utilisés dans projets de bricolage ou des appareils à faible consommation.

Service continu ou intermittent

Les servomoteurs peuvent également être classés en fonction de leur destination. service continu ou service intermittent. UN moteur à service continu peut fonctionner pendant de longues périodes sans surchauffer, tandis qu'un moteur à fonctionnement intermittent est conçu pour des périodes de fonctionnement plus courtes. Sélectionnez votre moteur en fonction du cycle de service de votre application pour éviter toute surchauffe inutile ou panne du moteur.

Réglage des systèmes de servomoteurs

L'importance du réglage des servos

Réglage correct d'un système de servomoteur est nécessaire pour atteindre les caractéristiques de performance souhaitées telles qu'un minimum erreur de position, une grande réactivité et stabilitéEn règle générale, le réglage du servo implique le réglage des gains suivants :

• Gain proportionnel (Kp): Affecte la force avec laquelle le moteur tente d'atteindre la position souhaitée.
• Gain intégral (Ki):Aide à éliminer les erreurs résiduelles au fil du temps.
• Gain dérivé (Kd):Utilisé pour réduire les dépassements et amortir les oscillations.

De nombreux systèmes servo sont livrés avec réglage automatique un logiciel qui simplifie ce processus, le rendant accessible aux débutants ou à ceux qui n’ont pas une grande expérience en ingénierie.

Choisir le bon dispositif de rétroaction

Les servomoteurs utilisent dispositifs de rétroaction tels que des encodeurs ou des résolveurs pour fournir des informations sur la position et la vitesse du moteur.

• Encodeurs:Fournir un retour numérique et sont couramment utilisés dans les applications où haute précision est requis.
• Résolveurs:Ils sont plus robustes et peuvent fonctionner dans des conditions extrêmes, mais peuvent fournir moins de précision par rapport aux encodeurs.

Choisissez un dispositif de rétroaction en fonction des conditions environnementales de votre application et de la niveau de précision nécessaire.

Considérations sur les erreurs de positionnement

Les servomoteurs fonctionnent en minimisant erreur de position, qui correspond à la différence entre la position commandée et la position réelle. Cela nécessite un retour d'information et un ajustement continus des paramètres du moteur pour répondre aux exigences en temps réel.

« Dans les applications de haute précision, la minimisation des erreurs de positionnement est essentielle pour garantir une qualité et des performances constantes du produit. »

Conclusion

Choisir le bon servomoteur est essentiel pour obtenir des performances optimales dans tout système d'automatisation ou de contrôle. En prenant en compte des facteurs tels que couple, vitesse, inertie, et exigences de contrôle, vous pouvez faire des choix éclairés qui mènent à un système plus efficace et plus fiable. Que vous travailliez sur un bras robotisé, un système de convoyeur ou un dispositif médical, le bon moteur peut faire toute la différence.

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FAQ

1. Quelle est la différence entre les servomoteurs AC et DC ?

Les servomoteurs à courant alternatif sont généralement plus efficaces pour les applications à haute puissance, ont une plage de vitesse plus large et nécessitent moins d'entretien par rapport aux servomoteurs à courant continu, qui sont généralement plus abordables.

2. Comment déterminer le couple approprié pour mon servomoteur ?

Vous devez prendre en compte les deux couple continu et Couple de pointeCalculez en fonction du poids de la charge, du rayon et de tous les composants de friction de votre configuration.

3. Quel rôle joue l’inertie dans le choix d’un servomoteur ?

Adaptation par inertie Le rapport d'inertie entre le moteur et la charge est crucial pour la stabilité. Un rapport d'inertie incorrect peut provoquer des oscillations et réduire la précision du contrôle.

4. Est-il nécessaire d'utiliser un réducteur avec un servomoteur ?

En utilisant un réducteur de vitesse peut aider à gérer la charge plus efficacement, en particulier dans les applications qui nécessitent un couple élevé à des vitesses plus faibles.

5. Comment régler un servomoteur ?

Les servomoteurs peuvent être réglés à l'aide Proportionnel, Intégral, et Dérivé gains pour atteindre les performances souhaitées. Certains systèmes fournissent également réglage automatique logiciel pour simplifier ce processus.

6. Quel dispositif de rétroaction dois-je utiliser avec mon servomoteur ?

Choisissez un encodeur pour une haute précision ou un résolveur pour des conditions environnementales extrêmes. Ces deux éléments fournissent des données essentielles pour ajuster la puissance du moteur dans un système en boucle fermée.