Un système de servomoteur d'axe d'alimentation (servosystème) est un système de contrôle automatique qui contrôle la position ou l'angle d'une machine-outil, telle qu'une machine-outil CNC. Le moteur d'entraînement utilisé pour les servos d'axe d'alimentation nécessite une réponse rapide, un positionnement précis et un moment d'inertie important. Les servomoteurs utilisés dans les systèmes électromécaniques ont des moments d'inertie importants qui leur permettent d'être directement connectés à des composants mécaniques, tels que des vis mères.
Les servos de l'axe d'alimentation utilisent un moteur spécial à petite inertie-pour atteindre des vitesses de réponse élevées. Cependant, ce type de moteur a une faible capacité de surcharge et nécessite des dispositifs d'accélération et de décélération lorsqu'il est utilisé dans des systèmes d'asservissement d'alimentation.
Le moment d'inertie reflète les caractéristiques d'accélération du système. Lors de la sélection d'un servomoteur, le moment d'inertie du système ne doit pas dépasser trois fois le moment d'inertie du moteur. Les moteurs à inertie relativement importante, souvent utilisés dans des applications spécifiques aux entreprises, peuvent être appelés moteurs de servocommande.
Bien entendu, le principe de fonctionnement de base d'un servo d'axe d'alimentation n'est pas différent de celui d'un moteur AC-DC classique. L'unité d'entraînement spéciale de ce type de moteur est appelée unité d'entraînement servo, parfois simplement appelée module d'entraînement servo, qui comprend généralement des boucles fermées de courant, de vitesse et/ou de position.
Présentation des systèmes servo d'axe d'alimentation
Les systèmes d'asservissement des axes d'alimentation utilisent des dispositifs de transmission mécaniques et des moteurs comme objets contrôlés, avec un contrôleur au cœur et des dispositifs de conversion électronique de puissance comme actionneurs. Les systèmes de contrôle automatique d’entraînement électrique sont composés sous la direction de la théorie du contrôle automatique.
Ce type de système contrôle le couple, la vitesse et l'angle du moteur, convertissant l'énergie électrique en énergie mécanique pour répondre aux exigences de mouvement des machines en mouvement. Dans les machines-outils CNC, le système d'asservissement reçoit la direction de déplacement et la vitesse du système de machine-outil CNC. Après transformation, ajustement et raffinement, le moteur et le mécanisme de transmission mécanique entraînent les axes de coordonnées, la broche, etc. de la machine-outil, ainsi que la table de travail et le poste d'outil. Grâce à la liaison des axes, l'outil génère divers mouvements mécaniques complexes par rapport à la pièce, usinant ainsi les formes complexes de pièce requises par l'utilisateur.
En tant qu'actionneur d'une machine-outil CNC, le système d'asservissement intègre des dispositifs électroniques de puissance, des fonctions de contrôle, d'entraînement et de protection. Avec l'avancement de la technologie de modulation de largeur d'impulsion numérique, de la technologie des matériaux de moteur spéciaux, de la technologie microélectronique et de la technologie de contrôle moderne, il a subi un processus de développement allant des moteurs pas à pas aux moteurs à courant continu, puis aux moteurs à courant alternatif. Il existe de nombreux types de systèmes d'asservissement dans les machines-outils CNC. Cet article analyse la structure et la classification simple des systèmes d'asservissement des axes d'alimentation, discutant brièvement de leur état technologique actuel et des tendances de développement.
Structure et classification des systèmes servo d'axe d'alimentation
D'un point de vue structurel de base, un système d'asservissement se compose principalement de trois parties : un contrôleur, une unité d'entraînement de puissance, une unité de rétroaction et un moteur. Le contrôleur ajuste la quantité de contrôle en fonction de la différence entre la valeur donnée du système CNC et la valeur de fonctionnement réelle détectée par l'unité de rétroaction. Le pilote de puissance, en tant que circuit d'entraînement principal du système, applique la puissance au moteur, ajuste l'alimentation électrique du moteur à partir d'une tension constante et entraîne la machine en fonction de l'alimentation électrique.
Les principaux composants varient considérablement et toute modification d'un composant peut constituer différents types de systèmes d'asservissement. Par exemple, en fonction du type de moteur d'entraînement, ils peuvent être divisés en servo DC et servo AC ; sur la base de la méthode de mise en œuvre du contrôleur, ils peuvent être divisés en servo analogique et servo numérique ; en fonction du nombre de boucles fermées dans le contrôleur, elles peuvent être divisées en servos numériques. Il peut être divisé en systèmes de contrôle en boucle ouverte-, systèmes de contrôle en boucle simple-, systèmes de contrôle en boucle double- et systèmes de contrôle en boucle multi-.
En ce qui concerne l'application des systèmes d'asservissement des axes d'alimentation dans les machines-outils CNC, sur la base des différents mécanismes de transmission des machines-outils, les systèmes d'asservissement sont divisés en systèmes d'asservissement d'alimentation et en systèmes d'asservissement de broche. Ensuite, les caractéristiques techniques des différents systèmes d’asservissement sont analysées en fonction d’autres facteurs.
État actuel et perspectives futures des systèmes d'asservissement d'alimentation
Les servos d'avance contrôlent les axes de coordonnées d'une machine-outil CNC, générant des mouvements qui influencent la direction d'avance de coupe.
Par conséquent, des servos d'alimentation sont nécessaires pour ajuster rapidement la vitesse des axes de coordonnées et contrôler avec précision leur position. Ils nécessitent une large plage de vitesses, une précision de déplacement élevée, une bonne stabilité et une réponse dynamique rapide. En fonction du moteur utilisé dans le système, les servos d'alimentation peuvent être classés en servos pas à pas, servos CC, servos CA et servos linéaires.