Servomoteur

Qu'est-ce qu'un servomoteur ?

Définition d'un servomoteur

Le terme "servo" fait référence au mécanisme de commande et vient de "servus", le mot latin pour esclave. Les servomoteurs doivent leur nom au fait que l'on peut compter sur eux pour fonctionner "exactement selon les instructions".
Un moteur capable de contrôler des paramètres tels que la position et la vitesse est appelé servomoteur, indépendamment de la manière dont ce contrôle est réalisé. Par conséquent, le terme est parfois utilisé pour inclure les moteurs pas à pas et les moteurs sans noyau.
Dans le contexte de nos intentions ici, cependant, un servomoteur sera défini comme un moteur avec un encodeur (détecteur de mouvement rotatif) et un pilote qui utilise les informations de cet encodeur pour contrôler la vitesse et la position (angle de rotation).

Différences entre les servomoteurs et les moteurs pas à pas

Comme les servomoteurs, les moteurs pas à pas sont capables de contrôler leur angle de rotation en réponse à des entrées externes. Ils peuvent donc également être utilisés pour des machines de positionnement et des applications similaires. Mais il existe de nombreuses différences entre ces deux types de moteurs.

1. Mécanisme de commande

Les servomoteurs sont équipés d'un encodeur (détecteur de mouvement de rotation) qui localise leur position de rotation et fournit un contrôle en retour de la position du moteur. De cette manière, une précision d'arrêt est assurée et le moteur est capable de revenir à sa position initiale en cas de déviation de la position du moteur au moment de l'arrêt. En revanche, pour les moteurs pas à pas, l'angle de rotation du moteur est proportionnel au nombre d'impulsions d'entrée. Par conséquent, il contrôle la position par le nombre d'impulsions d'entrée reçues du contrôleur. Bien que la nécessité d'un capteur de position soit évitée, cela signifie également l'absence de moyens pour détecter les écarts de position. Par exemple, des changements inattendus de la charge peuvent entraîner la désynchronisation du moteur (ce qui signifie que le moteur tourne à un angle différent de celui spécifié par l'entrée).

2. Couple et vitesse

Les servomoteurs peuvent fonctionner à des vitesses élevées et peuvent également fournir un couple fiable sur une large plage de vitesse, de faible à élevée. Les moteurs pas à pas peuvent fournir un couple élevé à faible vitesse, mais leur couple diminue à mesure que la vitesse augmente, ce qui les rend moins adaptés au fonctionnement à grande vitesse.

3. Coût

Comme les servomoteurs nécessitent un codeur rotatif et un servo-contrôleur (pilote), ils sont plus chers que les moteurs pas à pas.

Pour plus d'informations sur les servomoteurs et les moteurs pas à pas, cliquez ici : Servomoteur et moteur pas à pas.

Histoire des servomoteurs

À partir des années 1950, l'intérêt pour l'automatisation des usines a commencé à croître aux États-Unis, initialement dans des domaines tels que les convoyeurs à bande, les machines automatiques et les robots industriels. Les premières machines automatiques et les premiers robots industriels avaient tendance à utiliser des techniques hydrauliques ou pneumatiques pour contrôler le positionnement des actionneurs, mais ils souffraient de problèmes en termes de précision, de fiabilité opérationnelle, de tuyauterie associée, de fuites d'huile hydraulique ou d'air.
Par la suite, avec l'amélioration de la technologie, l'utilisation des servomoteurs à courant continu a augmenté dans les années 1950 et 1960 et ils ont commencé à être installés dans les robots industriels pour remplacer les mécanismes hydrauliques et pneumatiques gênants.
Les progrès des robots industriels se sont accompagnés de grandes avancées technologiques dans le domaine des servomoteurs. Les servomoteurs AC sont devenus disponibles dans les années 1980. Leurs avantages pratiques incluent la réduction de la taille et de la légèreté des robots et, par conséquent, les servomoteurs sont largement utilisés dans les machines industrielles modernes.

Types de servomoteurs

Les servomoteurs peuvent être divisés en servomoteurs à courant continu et en servomoteurs à courant alternatif.

1. Servomoteurs à courant continu

Ce sont des servomoteurs entraînés par des moteurs CC (courant continu) à balais. Les moteurs CC sont plus faciles à contrôler que les moteurs CA. Ils sont largement utilisés en raison de leur petite taille et de leur faible coût, mais l'utilisation des moteurs CC a récemment diminué en raison des progrès de la technologie de contrôle des moteurs CA.

2. Servomoteurs à courant alternatif

Il s'agit de servomoteurs entraînés par des moteurs à courant alternatif (CA). Bien qu'ils soient plus compliqués à contrôler que les moteurs à courant continu, les progrès de la technologie de contrôle en ont fait le type de servomoteur le plus courant.
En fonction de leur mécanisme d'entraînement, les servomoteurs à courant alternatif peuvent être divisés en moteurs synchrones (SM) et en moteurs à induction (IM). On les distingue en fonction de la présence ou de l'absence d'un aimant permanent.
Les SM contiennent un aimant permanent. Afin d'augmenter la puissance du moteur, l'utilisation d'aimants permanents doit augmenter, les aimants permanents sont chers et le coût du moteur devient élevé. Pour cette raison, ils sont largement utilisés dans les applications de faible puissance (jusqu'à 10kW). Cependant, avec la disponibilité d'aimants permanents à haute performance ces dernières années, les servomoteurs synchrones à courant alternatif sont maintenant le choix par défaut préféré.
Les IM n'utilisent pas d'aimants permanents et ont tendance à être utilisés pour des applications de puissance plus élevée (10kW ou plus).

Applications des servomoteurs

Grâce à leurs caractéristiques de positionnement précis, les servomoteurs sont largement utilisés dans des applications telles que les robots industriels et les machines de précision. Voici quelques exemples d'applications :

• Articulations de robots industriels
• Articulations de robots humanoïdes
• Contrôle des équipements dans les machines de traitement des aliments
• Contrôle des équipements dans les machines d'emballage
• Entraînements à courroie dans les systèmes de convoyage
• Portes automatiques dans les trains
• Tables X-Y utilisées dans les machines d'inspection des écrans LCD et des semi-conducteurs
• Presses/chargeurs de rouleaux
• Plateaux tournants pour machines-outils ou systèmes d'inspection
• Contrôle des presses
• Contrôle des machines de collage
• Contrôle des machines de moulage du plastique
• Contrôle des machines d'amusement
• Applications de radiocommande et autres applications de loisirs
• Machines de revêtement ou de dépôt en phase vapeur
• Machines de nettoyage par rotation pour les écrans LCD et les semi-conducteurs