Introduction aux servomoteurs : Quel est leur rôle ?

Que votre installation utilise un tour ou une découpeuse plasma, il y a de fortes chances qu'un servomoteur se trouve au cœur de son fonctionnement. Comment, sinon, pourrions-nous disposer de machines réactives, efficaces et précises ? Et au cœur de ce système de servomoteur se trouve un moteur qui alimente le tout.

Mais qu'est-ce qui distingue ces moteurs des autres types similaires ? Comment fonctionnent-ils et pourquoi les utilisons-nous ? C'est pourquoi nous avons préparé une introduction aux servomoteurs et à leur objectif.

L'origine des servomoteurs

Trouver l'origine des servomoteurs n'est pas aussi simple qu'on pourrait le penser. Le moteur électrique est une invention de l'ère pré-victorienne, Thomas Davenport, un forgeron du Vermont, ayant inventé le premier moteur alimenté par batterie en 1834. Ces premiers moteurs étaient limités dans leur capacité de puissance et dans la quantité de travail qu'ils pouvaient effectuer.

Cependant, le terme servomoteur ne faisait initialement pas référence à un moteur électrique, mais à un moteur propulsé par la vapeur et trouvé sur les navires, appelé « Le-Servomoteur » ou « moteur-esclave ». Ce type de système était une forme précoce de système de rétroaction et permettait aux marins de s'assurer que la position du gouvernail reflétait la position de la roue.

Servocommandes : Un aperçu du système

Pour comprendre les servomoteurs, il faut comprendre les systèmes qu'ils alimentent. Les servomoteurs, comme nous l'avons mentionné, sont la force qui alimente les systèmes de contrôle automatique, tels que les systèmes numériques informatisés.

Voici comment ils fonctionnent.

• Un opérateur entre une commande dans un panneau d'interface. Ce panneau peut enregistrer des commandes et des opérations pour une utilisation ultérieure.
• De là, un contrôleur prend la commande et la traduit en données que le système peut utiliser.
• Une fois la commande traduite, un variateur prend la commande et contrôle les mouvements de l'outil du système, y compris la vitesse et la puissance exactes.
• Le servomoteur alimente l'outil, lui permettant d'exécuter ces commandes.
• Pendant que l'outil fraise, perce ou coupe, un dispositif d'encodeur envoie des informations au système, permettant à l'outil de s'ajuster tout au long du processus.

Ce système présente une pléthore d'avantages, notamment la précision. La nature en boucle fermée du système lui permet de s'adapter à la volée, ce qui contribue à atténuer certains des effets de l'erreur humaine sur les processus de fabrication.

L'objectif des servocommandes au sein des systèmes d'asservissement

Les autres parties du système — le panneau d'interface, le contrôleur, l'entraînement et l'outil — sont ce qui permet aux systèmes d'asservissement d'être précis. Mais c'est le moteur qui permet au système d'être puissant. C'est ce qui transforme l'énergie électrique en énergie mécanique nécessaire à un système d'asservissement.

Retirer le moteur du système ne diffère pas de retirer le moteur d'une voiture. Peu importe le nombre de gadgets que la voiture possède — freinage automatique, Bluetooth — elle n'ira nulle part sans son moteur.

Caractéristiques d'un servomoteur

Plage de vitesses

Comme nous l'avons vu, un système d'asservissement doit être adaptable par nature. Autrement, il ne pourrait pas prendre le retour de l'encodeur et s'ajuster au besoin. Le moteur alimentant un tel système doit donc pouvoir s'ajuster avec le reste du système.

C'est pourquoi les servomoteurs ont une plage de vitesses aussi large, allant de 0,1 tr/min à 5 000 tr/min. Cette large plage permet au moteur de fournir la vitesse nécessaire pour une grande variété d'applications.

Vitesse de réponse

Un autre aspect est la rapidité avec laquelle le moteur peut réagir aux commandes. Après tout, si l'encodeur envoie des informations au variateur, l'ensemble du système devra s'adapter immédiatement, sous peine de ruiner l'outil qu'il tente de fabriquer.

En plus de pouvoir se déplacer à grande vitesse, les servomoteurs sont parmi les moteurs les plus réactifs de leur catégorie. Cela les rend parfaitement adaptés à leurs processus.

Couple

Le couple et la vitesse sont souvent confondus par les novices dans le monde des moteurs. Au lieu de mesurer la vitesse de déplacement ou de rotation d'un moteur, le couple mesure la force de torsion générée par un moteur. Cela permet de déterminer la charge maximale qu'un moteur peut supporter.

Certains moteurs — les moteurs pas à pas, par exemple — ont un couple élevé lorsque le moteur tourne à basse vitesse. Malheureusement, ce couple diminue à mesure que la vitesse du moteur augmente. Les servomoteurs ont un couple élevé même à des vitesses plus élevées. Cela les rend idéaux pour la production à grande échelle et à grande vitesse.

Types de servomoteurs

Pour reprendre l'analogie de la voiture, nous pouvons garder à l'esprit que différentes voitures ont différents types de moteurs, selon ce que le conducteur en attend. Par exemple, une petite voiture peut utiliser un moteur à trois cylindres, tandis qu'une voiture de course pourrait utiliser un moteur à huit cylindres. Le même concept s'applique aux servomoteurs.

En ce qui concerne les servomoteurs, on distingue deux grandes variétés : les moteurs à courant alternatif (AC) et les moteurs à courant continu (DC). De même, cette différenciation fait référence à la manière dont nous alimentons le moteur.

Servomoteur CA

AC signifie courant alternatif. C'est lorsque le flux d'électricité alterne entre une charge négative ou positive. C'est le type d'électricité que l'on trouve dans les prises électriques. Ces moteurs ont tendance à être moins efficaces en termes de puissance, mais ils sont stables, plus légers et nécessitent moins d'entretien que leurs homologues à courant continu.

Servomoteur CC

Le courant continu (CC), en revanche, est un courant électrique qui ne circule que dans une seule direction — c'est le type que l'on trouve dans les batteries. Les servomoteurs alimentés par batterie sont souvent plus lourds, plus bruyants et nécessitent plus d'entretien. Cependant, ils compensent cela par leur efficacité et leur puissance de sortie globale plus élevée.

Industries utilisant les servomoteurs

Aucune introduction à l'objectif des servomoteurs ne serait complète sans un examen de la façon dont ils ont révolutionné les industries dont ils font partie. On trouve des servomoteurs dans toute industrie utilisant des machines CNC et d'autres équipements utilisant des servomoteurs. Quelques industries clés de ce type comprennent :

• Fabrication
• Photographie
• Entrepôts et stockage
• Robotique
• Aérospatiale
• Automobile
• Médical et pharmaceutique
• Textiles

Comme nous l'avons mentionné, les premiers moteurs étaient limités dans leurs capacités. Cependant, à mesure que les servomoteurs et les systèmes de rétroaction auxquels ils étaient attachés ont commencé à se développer, de nouvelles possibilités sont apparues.

Grâce à une puissance et une précision accrues, les industries ont pu étendre à la fois leur capacité de production et la complexité des machines qu'elles pouvaient produire. Cela a permis d'utiliser des servomoteurs pour construire n'importe quoi, d'une nouvelle voiture à un système de positionnement satellite.

Les servomoteurs sont partout. Et chez Industrial Automations, notre vaste collection de servocommandes CNC saura répondre aux besoins de votre installation.