Les clients exigent une maintenance réduite et une taille de l'équipement, et un débit et une configuration de machine plus rapides. Pour répondre à ces exigences, les fabricants d'équipements choisissent le mouvement contrôlé par servo sur les composants mécaniques.

Le contrôle de mouvement définit les capacités et les limites d'une machine. Par conséquent, pour maximiser son débit et sa flexibilité, et pour réduire la maintenance, vous devez souvent mettre à niveau la façon dont le mouvement est contrôlé dans cette machine. La plupart des raisons de convertir des conceptions et appareils de contrôle traditionnels au contrôle du servomoteur sont d'obtenir un ou plusieurs de ces avantages:

• Augmenter le débit. Les servomoteurs produisent des taux et des vitesses d'accélération élevés.
• Augmenter la précision. Les servos peuvent offrir la haute précision nécessaire pour traiter une pièce rapide.
• Augmenter la flexibilité. Les servos proposent des versions électroniques de composants traditionnellement mécaniques. Par exemple, les profils de came électronique peuvent être modifiés presque instantanément. Les profils de mouvement programmables peuvent s'adapter à la variation de la taille et de la configuration du produit. Les rapports électroniques «d'engrenages» peuvent changer pour accueillir différentes vitesses de machine. De plus, avec un engrenage électronique, les moteurs peuvent être placés n'importe où qui conviennent à l'application, car ils éliminent le besoin de longs arbres, engrenages et ceintures.

De plus, un «arbre de ligne» électrique peut être lié à un nombre presque illimité d'axes. Pour les machines avec plusieurs configurations, cela signifie que les axes de mouvement supplémentaires ne nécessitent pas de liens mécaniques supplémentaires.

Les servos ajoutent également de la flexibilité en raison de l'augmentation des informations disponibles. Par exemple, de nombreux contrôleurs Servo stockent un historique des défauts et des conditions d'erreur qui facilitent le dépannage. La plupart des systèmes de servomotes peuvent également afficher des diagrammes de style oscilloscope pour l'analyse des performances. • Réduire l'entretien. Les servos aident à réduire le nombre de pièces mécaniques sur une machine. Les engrenages électroniques remplacent les ceintures. Les cames électroniques ne sont pas affectées par l'usure. Les commutateurs de limite électronique n'ont pas besoin de réajustement ou de remplacement occasionnel.

Les servos nécessitent une certaine quantité d'études et d'expérience. Si vous êtes nouveau sur Servo Control, attendez-vous à passer du temps à sélectionner et à appliquer votre premier système. (Une note sur la terminologie servo: le contrôleur de mots trouve plusieurs utilisations. Le système oumouvementLe contrôleur exécute normalement le programme qui contrôle le mouvement; lemoteurContrôleur contrôle unmoteur. Pour réduire la confusion, nous désignerons les contrôleurs de moteur comme des lecteurs).

Dimensionnement et sélection des applications

La sélection et le dimensionnement des composants servo peuvent sembler complexes en raison du nombre de composants: moteurs, disques, contrôleur et la possibilité d'un PC industriel ou d'un API. Si votre arrière-plan est mécanique, cela peut être intimidant. Heureusement, les entreprises - fournisseurs de composants et intégrateurs de systèmes de contrôle - regroupent ces composants, ainsi que d'offrir une assistance aux applications. Qu'il s'agisse de se faire soi-même ou d'acheter un package, le processus de base est:

Tout d'abord, sélectionnez le moteur. Commencez la sélection du moteur en choisissant la forme du moteur. Les moteurs avec de grands rapports d'aspect (longs de petit diamètre) sont les plus courants. Ils peuvent être carrés ou ronds, et ils offrent une excellente valeur et des performances. Les moteurs à disque (court avec un grand diamètre) s'adaptent dans des endroits serrés et offrent une accélération élevée en raison de leurs rotors à faible inertie. Ces deux moteurs sont disponibles en versions scellées et non scellées.

Motors sans cadre ou intégraux, séparez le rotor et le stator pour l'intégration dans la machine. Ces moteurs permettent une conception compacte et améliorent le fonctionnement de la variation directe en augmentant la précision et en réduisant les vibrations.

Les moteurs linéaires, qui remplacent un moteur rotatif standard et les mécanismes d'entraînement associés, créent directement un mouvement linéaire. Ils peuvent simultanément augmenter plusieurs fois le débit et la précision.

Taille du moteur. La taille du moteur est basée principalement sur le couple: pic et continu. Les moteurs de dimensionnement peuvent être difficiles et les erreurs ne peuvent être trouvées que tard dans le cycle de développement. Comme la taille du moteur peut être difficile à augmenter à ce stade, il est sage d'inclure la marge dans vos calculs. Si vous êtes nouveau dans le processus, vous devriez probablement vous fier aux ingénieurs d'application des sociétés automobiles.

Sélectionnez les commentaires. Les dispositifs de rétroaction les plus courants sont les encodeurs et les résolveurs. Les encodeurs sont des dispositifs optiques qui produisent un train d'impulsions. Le nombre d'impulsions est proportionnel au voyage angulaire. Ils offrent une grande précision, en particulier à des résolutions élevées. Les résolveurs sont des dispositifs électro-mécaniques qui ressentent la position absolue dans une révolution du moteur et sont connues pour leur robustesse. Choisissez celui qui correspond le mieux à votre application.

Après avoir sélectionné les types de capteur de rétroaction, vous devez sélectionner sa résolution. Généralement, un encodeur de 1 000 lignes ou, de manière équivalente, un résolveur 12 bits, fournira une résolution suffisante. Les deux produisent environ 4 000 positions différentes par révolution, ce qui équivaut à une résolution d'environ 0,1 deg. Cependant, si votre application a besoin d'une résolution plus élevée, vous devez sélectionner le capteur de manière appropriée. Un mot d'avertissement: différenciez la résolution et la précision. De nombreux servos offrent une résolution sélectionnable pour les commentaires du résolveur; Cependant, la précision (généralement entre 10 et 40 arc-min) peut ne pas être affectée.

Sélectionnez le lecteur. Déterminez si vous souhaitez l'alimentation modulaire (séparée) ou intégrée dans un lecteur. Avec trois disques ou plus de la même famille à proximité, les aliments modulaires fonctionnent bien. Avec un axe, les alimentations intégrées s'adaptent généralement mieux. Avec deux axes, les deux solutions sont à peu près les mêmes.

Si vous prévoyez de joindre le lecteur, gardez à l'esprit que les tailles de lecteur varient considérablement et peuvent affecter la taille globale de l'équipement. Selon la taille de l'enceinte, vous devrez peut-être également étudier diverses options de refroidissement.

Commutation sinusoïdale vs six étapes

La forme d'onde de puissance du lecteur au moteur a tendance à se présenter de deux manières pour les servomoteurs sans balais: onde à six étapes et sinusoïdale. Dans l'onde sinusoïdale, la forme d'onde de courant produite par le lecteur produit un courant qui se rapproche d'une onde sinusoïdale. Cela produit un couple plus lisse et moins de chauffage. La méthode en six étapes produit une onde carrée de six segments en utilisant une électronique simple. Bien que plus faible, en six étapes, un fonctionnement approximatif à basse vitesse.

Flexibilité de réglage. Le réglage, le processus de sélection des gains dans les boucles de rétroaction, est nécessaire pour des performances élevées et pour maintenir un fonctionnement stable. Dans le passé, le réglage était plus de l'art que de la science. Désormais, les disques modernes offrent une multitude d'outils pour aider les concepteurs de machines. Auto-réglage (ou auto-réglage), le processus où le lecteur excite le système mécanique et génère un ensemble de gains de boucle, est presque une norme. La plupart des disques sont définis avec des gains numériques, vous n'aurez donc pas besoin d'un fer à souder ou d'un coupe-pot (petit tournevis). Vous n'aurez peut-être besoin des méthodes les plus complexes qu'occasionnellement, mais les avoir disponibles offre plus d'options.

Les lecteurs analogiques peuvent être moins chers, mais vous devrez peut-être régler les boucles en ajustant les potentiomètres ou en modifiant les composants passifs. Quel que soit votre choix, le réglage fait partie de la courbe d'apprentissage et nécessite une étude et une expérimentation.

Entraîner la communication. De nombreux disques utilisent un signal analogique pour fournir les commandes de vitesse et de couple. Cependant, la communication numérique gagne en popularité, car elle réduit le câblage de communication et augmente la flexibilité du système. De nombreux disques sont compatibles avec des réseaux tels que Devicenet, Profibus et un nouveau réseau, en particulier pour le contrôle de mouvement appelé SERCOS.

Tension. Sachez que la puissance 110 VAC peut être difficile à trouver sur le plancher de l'usine. En Europe, 460 VAC est populaire; L'utilisation de 230 disques VAL peut nécessiter un transformateur dans les machines à utiliser à l'étranger. Malheureusement, 460 disques VAC peuvent être chers. Un compromis est l'alimentation universelle qui utilise des semi-conducteurs de puissance pour convertir les niveaux de tension. Pour les systèmes avec des alimentations modulaires, une alimentation universelle peut utiliser n'importe quelle tension de 230 à 480 VAC pour alimenter plusieurs axes 230 VAC.

Un dernier point à considérer, en utilisant seulement un petit nombre de familles de conduite sur une machine, vous simplifiez la liste des pièces de rechange.

Sélectionnez le contrôleur

Lors de la sélection du contrôleur, choisissez un seul axe ou plusieurs axes. Les contrôleurs à axe unique combinent un contrôleur de mouvement, une conduite et souvent une alimentation intégrée dans un seul package. Dans un ou des systèmes à deux axes, ces contrôleurs peuvent réduire les coûts, la taille, le câblage et la complexité du système.

Les contrôleurs multi-axes sont généralement un meilleur ajustement dans les systèmes plus compliqués. Premièrement, ils réduisent généralement les coûts, d'autant plus que le nombre de l'axe augmente. Deuxièmement, ils réduisent la complexité du système car un programme peut contrôler tous les mouvements. Ces contrôleurs de mouvement offrent également une plus grande flexibilité dans la synchronisation car ils permettent généralement à n'importe quel lien d'axe à tout autre axe, et ils vous permettent de modifier ce lien pendant l'exécution du programme.

Après votre sélection de contrôleur, vous devrez choisir une configuration «boîte» ou «carte». Une configuration de boîte est un contrôleur fermé capable de fonctionner autonome. Les contrôleurs de la carte se branchent sur les ordinateurs industriels. Si vous avez déjà un ordinateur industriel sur la machine, une carte compatible peut réduire les coûts et améliorer l'intégration du contrôle et de la machine. Si vous ne prévoyez pas d'utiliser un ordinateur industriel, le contrôleur basé sur la boîte est généralement plus facile à ajouter.

Évaluer l'ensemble de fonctionnalités

Enfin, évaluez les fonctionnalités du contrôleur. Considérez les fonctions discutées jusqu'à présent: engrenage, CAMMing, enregistrement à grande vitesse et commutateurs d'immatriculation programmables. La plupart des contrôleurs offrent ces fonctionnalités sous une certaine forme, mais les détails doivent être comparés aux besoins de votre application. Avez-vous besoin de modifier les rapports de vitesse pendant le fonctionnement? Avez-vous besoin de modifier les profils CAM à la volée? De quelle précision d'enregistrement avez-vous besoin? Avez-vous besoin d'un changement de vitesse ou de position cible pendant le fonctionnement? Le contrôleur prend-il en charge suffisamment de axes pour cette application? Va-t-il s'adapter aux futures versions de votre machine?

Gérer le coût

Le coût des composants servo est souvent plus élevé que celui des composants mécaniques qu'ils remplacent. Cependant, certains facteurs importants atténuent ce coût plus élevé. Par exemple, l'élimination des dispositifs mécaniques complexes peut réduire le coût total et la taille de la machine, ce qui peut augmenter la valeur du système. Le contrôleur servo remplace souvent un PLC; Dans ce cas, l'ensemble du coût de la conversion en servos peut être compensé. La flexibilité supplémentaire peut réduire le nombre de modèles de machines ou les processus nécessaires pour produire une gamme de machines, réduisant ainsi les coûts de fabrication.

Considérations générales

Au-delà des fonctions de mouvement, il y a d'autres questions à poser. La langue est-elle capable de soutenir vos processus? Est-ce si complexe que vous devrez passer un temps excessif à l'apprendre? Le produit prend-il en charge le multitâche? Une technique qui vous permet d'écrire différents programmes pour différents processus, multitâche simplifie la programmation de machines complexes.

Toutes ces questions peuvent être difficiles à répondre, surtout si vous êtes nouveau dans le contrôle électronique du mouvement. La plupart des entreprises qui offrent aux contrôleurs les soutiennent bien. Pendant votre processus de sélection, posez de nombreuses questions. En vous aidant non seulement à évaluer le produit, mais il vous aide à évaluer le support. Enfin, considérez l'avenir de l'activité de développement dans votre entreprise. Choisissez des vendeurs qui peuvent fournir des produits et un soutien de temps en temps au cours des prochaines années.