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Comment fonctionne un servomoteur linéaire à accouplement direct (vérin)?

05 Fév 2021
Experts Kollmorgen

Grâce à un servomoteur linéaire à aimants permanents, un vérin linéaire à accouplement direct produit une force et une vitesse en fonction du courant et de la tension fournis et crée un mouvement linéaire le long de l'axe entraîné. Le servomoteur linéaire fonctionne comme la partie d'un système en boucle fermée en fournissant la force et la vitesse commandées par un servocontrôleur qui utilise la rétroaction pour fermer la boucle. En résumé, un servomoteur linéaire se comporte de la même façon qu'un servomoteur rotatif : il est simplement déroulé à plat et droit. Les différents éléments de rétroaction du système fournissent des informations telles que le courant, la vitesse ou la position de la bobine moteur au servocontrôleur, qui ajuste l'action du moteur en fonction des paramètres commandés. Un servomoteur linéaire est une solution à accouplement direct où la charge est directement reliée à la partie mobile du moteur.

 

Les moteurs linéaires à accouplement direct sont disponibles dans différentes configurations (noyau en fer, canal en U, tubulaire) mais fonctionnent en fait de la même façon. Le vérin linéaire à accouplement direct fait partie d'un mécanisme constitué de cinq éléments clés : une bobine ou un piston, une voie magnétique ou un arbre magnétique, un appareil de rétroaction, des éléments mécaniques comprenant des douilles à billes et des supports, le tout entraîné par un servovariateur ou une unité de contrôle. L'appareil de rétroaction est généralement une échelle linéaire telle qu'un codeur ou un transducteur linéaire ou peut être un autre dispositif tel qu'un potentiomètre, un dispositif à effet Hall, un tachymètre, un LVDT ou tout autre capteur selon le cas. Les éléments mécaniques guident le piston ou le bobinage le long de la voie magnétique en maintenant un entrefer approprié entre la bobine et les aimants. Le servosystème est complété par l'électronique de commande qui alimente le moteur et compare les données de rétroaction et la référence de commande pour vérifier que le servomoteur linéaire fonctionne conformément à la commande. Il existe de nombreux types d'applications de moteurs linéaires à entraînement direct, allant de simples étages X-Y à des systèmes à portiques complexes, comme les machines de découpe au laser multi-axes pilotées par des contrôleurs de mouvement complexes.

Tel qu'abordé dans notre blogue portant sur le fonctionnement d'un servomoteur, plusieurs boucles d'asservissement intégrées sont réglées pour obtenir des performances optimales afin d'assurer un contrôle précis du mouvement. Le système se compose de boucles de courant, de vitesse et de position qui utilisent des éléments de rétroaction de précision. Chaque boucle signale la boucle suivante et surveille les éléments de rétroaction appropriés pour effectuer des corrections en temps réel afin de correspondre aux paramètres commandés.

 

La boucle de base est la boucle de courant ou de force. Le courant est proportionnel à la force dans un servomoteur linéaire, ce qui produit une accélération ou une poussée. Un capteur de courant est l'appareil qui fournit une rétroaction en fonction du courant circulant dans le moteur. Le capteur renvoie un signal à l'électronique de commande, généralement un signal analogique ou numérique proportionnel au courant du moteur. Ce signal est soustrait du signal commandé. Lorsque le servomoteur est au courant commandé, la boucle sera satisfaite jusqu'à ce que le courant descende en dessous du courant commandé. La boucle fera ensuite augmenter le courant jusqu'à atteindre le courant commandé, le cycle se poursuivant à des taux de mise à jour inférieurs à la seconde.

La boucle de vitesse fonctionne de la même façon avec une tension proportionnelle à la vitesse. La boucle de vitesse envoie à la boucle de courant une commande pour augmenter le courant (et donc la tension) lorsque la vitesse descend en dessous de la vitesse commandée.

La boucle de position accepte une commande d'un API ou d'un contrôleur de mouvement qui, à son tour, fournit une commande de vitesse qui est transmise à la boucle de vitesse qui, à son tour, commande le courant nécessaire pour accélérer, maintenir et décélérer le moteur afin qu'il se déplace vers la position commandée. Les trois boucles fonctionnent en synchronisation optimisée pour assurer une commande souple et précise du servomoteur linéaire à entraînement direct.

À propos de l'auteur

Experts Kollmorgen

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Ce blog est le fruit d'une collaboration entre une équipe d'experts en mouvement et en automatisation de Kollmorgen, comprenant des ingénieurs, du personnel du service clientèle et des experts de la conception. Quelle que soit l'avancée de votre projet, nous sommes là pour vous aider.

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