Les systèmes servo dépendent d'un contrôle par capteur d'asservissement pour déterminer la position du rotor à tout moment. Le variateur utilise cette boucle d'asservissement pour faire correctement la commutation des phases du moteur et contrôler avec précision son couple, sa position et sa vitesse conformément aux exigences de l'application.
Lorsque les codeurs échouent
Les codeurs sont généralement extrêmement précis et fiables, mais différents problèmes peuvent causer des erreurs dans la position du rotor ou même le sens de rotation. Ces erreurs peuvent être importantes et catastrophiques, ou mineures et cumulées. Par exemple, un codeur peut se briser ou défaillir progressivement au fil du temps, envoyant des signaux de plus en plus erronés.
Dans un environnement de production, les conséquences de la défaillance d'un capteur d'asservissement peuvent se limiter à une interruption d'activité imprévue et à un gaspillage rebuts : des résultats indésirables, mais pas nécessairement dangereux. Toutefois, dans de nombreuses applications, la défaillance de la boucle d'asservissement du moteur n'est simplement pas envisageable.
Par exemple, dans un système de défense anti-missiles, une erreur de position d'un portique d'imagerie ou d'un système de contrôle de vol pourrait faire toute la différence entre le succès et l'échec de la mission. Dans un cadre médical, la défaillance d'un codeur pourrait mettre en danger les patients et le personnel en provoquant un mouvement imprévisible d'équipements tels qu'une table d'examen ou un portique de radiothérapie, ou en provoquant la distribution involontaire d'un liquide par une pompe. Bien d'autres secteurs d'activité et applications dépendent d'un mouvement asservi à sécurité intégrée.
Aux États-Unis, la Food and Drug Administration réglemente les dispositifs médicaux pour s'assurer de leur sécurité et de leur efficacité. Elle recommande d'appliquer des mesures redondantes pour assurer le fonctionnement correct et précis des systèmes critiques. Même en l'absence d'une infrastructure réglementaire clairement définie, l'asservissement redondant constitue une bonne pratique pour garantir la fiabilité absolue du système d'asservissement.
Une solution classique consiste à ajouter un second capteur d'asservissement externe
Pour obtenir une redondance, les constructeurs ajoutent souvent un capteur d'asservissement secondaire afin de valider la fiabilité du dispositif d'asservissement principal. Pour ce faire, ils spécifient généralement un servomoteur qui intègre un codeur et l'apparient avec un capteur d'asservissement externe qui se trouve quelque part le long de l'arbre d'entraînement ou de la charge.
Les deux appareils sont connectés à la servocommande et le dispositif ajouté vérifie le sens de rotation et la position approximative rapportées par le capteur principal. Si un capteur d'asservissement indique une rotation dans le sens horaire alors que l'autre indique une rotation dans le sens anti-horaire, ou s'ils diffèrent de manière significative en termes de vitesse ou de position, le variateur détecte une défaillance et peut prendre les mesures appropriées.
Cette double boucle d'asservissement aboutit à un mouvement extrêmement fiable, mais moyennant une complexité et un coût nettement plus élevés. L'encombrement du dispositif devra donc être plus volumineux pour accueillir le capteur d'asservissement redondant. Le passage d'un ensemble supplémentaire de câbles d'asservissement depuis un emplacement distinct peut être complexe. De plus, l'assemblage d'un système de mouvement plus complexe peut être une opération difficile et chronophage.
Il existe une meilleure solution : des servomoteurs équipés de capteurs d'asservissement redondants intégrés.
Kollmorgen propose une gamme étendue de modifications de produits standard qui offrent des capacités hautement spécialisées dans des produits que l'on peut prototyper rapidement, qui sont faciles à construire et n'imposent pas aux clients les risques ni le coût d'un produit sur mesure.
L'une de ces modifications standard est la possibilité d'intégrer un codeur absolu et un capteur à effet Hall dans le même moteur, sans modifier de manière significative les dimensions globales du moteur. Grâce aux deux boucles d'asservissement intégrées au moteur, vous n'avez pas à trouver un emplacement sur l'arbre du moteur ou sur la charge externe pour ajouter un second capteur d'asservissement. Les dimensions de votre application peuvent donc rester aussi compactes que possible.
En intégrant des capteurs d'asservissement redondants au moteur, Kollmorgen offre également la possibilité d'acheminer un seul câble qui reliera à la fois les signaux d'asservissement du codeur et ceux du capteur à effet Hall vers le variateur. Une économie de coûts de matériel et de main-d'œuvre qui seraient autrement engendrés pour acheminer deux câbles distincts tout en minimisant l'encombrement de votre machine.
De plus, avec une solution pleinement intégrée, vous avez la certitude que l'ensemble du système de mouvement bénéficie de la puissance, de la précision et de la fiabilité que seul Kollmorgen peut offrir.
Nos clients ont déjà utilisé cette solution dans des moteurs AKM modifiés qui alimentent les systèmes critiques des robots chirurgicaux, des tables d'examen, des pompes médicales, entre autres. Quelle est votre application et dans quelle mesure est-il indispensable de garantir un asservissement infaillible ?
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