Un servo-variateur électrique est le boîtier de commande qui alimente et commande le mouvement d'un servomoteur et de son système d'entraînement. Il régule le couple, la vitesse et la position afin que les machines puissent accélérer rapidement et maintenir un fonctionnement stable, avant de ralentir avec précision et de s'arrêter de manière contrôlée. Ce niveau de commande est essentiel dans la conception de machines et de systèmes et aide les équipes d'ingénieurs à garantir la précision, la répétabilité et une qualité constante des produits.
Vous trouverez des servo-variateurs aussi bien dans les architectures centralisées que décentralisées, prenant en charge des simples systèmes de positionnement à un axe aux systèmes rotatifs, croisés ou à axes multiples. Les versions modernes vont encore plus loin‑: elles allient le contrôle de mouvement à une communication multi‑protocoles et à des fonctions de sécurité intégrées, ce qui en fait la solution idéale pour les machines modernes, flexibles, connectées et conformes aux normes de sécurité.
Les servo-variateurs certifiés pour la sécurité jouent un rôle crucial dans la protection des opérateurs, des machines et des processus. Face au renforcement des exigences de sécurité fonctionnelle, les ingénieurs ont besoin de systèmes d'entraînement aux performances accrues tout en réduisant les risques au niveau opérationnel.
Pour cela, nos actionneurs électriques dotés de la sécurité fonctionnelle proposent :
Une large gamme de fonctions de sécurité aide les constructeurs de machines à respecter des normes exigeantes tout en limitant les efforts d'ingénierie. Parmi celles-ci figurent des fonctions essentielles comme :
Ensemble, ces fonctions garantissent une mise en service plus sûre, un fonctionnement plus fluide et une plus grande flexibilité lors de la conception d'architectures de machines conformes.
Le CMMT‑AS‑S3 répond à ces exigences de sécurité croissantes. Il allie notre expertise en matière de contrôle de mouvement à un ensemble élargi de fonctions de sécurité certifiées. Il offre ainsi une solution puissante et pérenne aux équipementiers qui souhaitent adopter un servo-variateur à sécurité certifiée, sans compromettre les performances ni l'intégration.
Nos servo-variateurs s'intègrent parfaitement dans un large éventail d'environnements de commande. Ils prennent en charge PROFINET, EtherCAT®, EtherNet/IP ainsi que d'autres réseaux industriels, ce qui garantit une communication homogène et évite le recours à du matériel supplémentaire. Cette flexibilité facilite la réutilisation des architectures et l'adaptation aux systèmes de commande propres aux clients.
Grâce à une conception ouverte et évolutive, les équipes d'ingénieurs peuvent intégrer sans difficulté nos actionneurs dans divers environnements d'automatisation. Vous pouvez vous servir de concepts existants, adapter les configurations de mouvement et ajuster les stratégies de commande tout en conservant la flexibilité nécessaire pour choisir l'écosystème de commande le mieux adapté à la machine.
Grâce aux outils de configuration guidée, aux ports de communication intégrés et à la clarté de la structure des paramètres, les équipes peuvent mettre les machines en service rapidement et efficacement. Si la réduction du câblage permet une installation plus épurée, le véritable avantage réside dans la rationalisation des processus de travail, qui minimise les efforts, réduit les sources d'erreur et permet une mise en service rapide et fiable.
Chez Festo, vous trouverez des servo-variateurs électriques sous forme de contrôleurs de servo-variateur ou de contrôleurs de moteur pas à pas.
La gamme de servo-variateurs est spécialement conçue pour nos servomoteurs, nos axes à courroie crantée, nos axes à vis à billes et nos vérins électriques. Ils s'intègrent parfaitement aux logiciels d'ingénierie et bénéficient également de solutions de sécurité complètes pour les systèmes mécaniques et d'entraînement. Associés à notre plateforme d'automatisation et à d'autres solutions intégrées de contrôle de mouvement, les servo-commandes offrent une gamme pratiquement illimitée de solutions pour les tâches d'automatisation industrielle. Ils bénéficient pour cela de solutions logicielles innovantes en matière d'ingénierie et de configuration. Grâce à la diversité des bus de terrain disponibles, tels qu'Ethernet/IP, EtherCAT®, PROFINET, Modbus® ainsi que CANopen et DeviceNet®, les servo-contrôleurs sont parfaitement adaptés pour communiquer directement avec la quasi-totalité des automates programmables (PLC).
Le servo-variateur électrique multiprotocole CMMT-AS fait partie de notre gamme de base en tant que servo-variateur standard et compte parmi les servo-variateurs les plus compacts du marché. Il se caractérise par une commande précise de la force, de la vitesse et de la position. Ce logiciel facilite et accélère la mise en service. De plus, les variantes de bus de terrain requises sont sélectionnables individuellement.
Notre contrôleur de moteur CMMP-AS, quant à lui, est particulièrement bien adapté aux fonctions de mouvement décentralisées grâce à ses nombreuses interfaces et fonctionnalités. Ses interfaces standardisées permettent une intégration aisée dans le système modulaire mécatronique multiaxial.
Notre gamme de contrôleurs de moteurs pas à pas offre un moyen simple et économique de mettre en œuvre des mouvements électriques ; elle facilite plus que jamais le déplacement et le positionnement, tout en étant bien plus économique que les solutions électriques classiques.
Pour les tâches peu énergivores, le servo-variateur électrique multiprotocole CMMT-ST est très efficace et a fait ses preuves, notamment dans les tâches de positionnement et les solutions de mouvement point à point. Il est 50 % plus compact que notre plus petit contrôleur de servo-variateur CMMT-AS et convient donc parfaitement aux applications simples.
Pour qu’un processus de production soit le plus rentable possible, il faut que les machines de production utilisées répondent à un certain nombre d’exigences essentielles :
Autant de points où les systèmes d’entraînement excellent. Pour les mouvements et les fonctions basiques, des moteurs asynchrones simples, souvent pilotés par un variateur de fréquence, peuvent assurer l’entraînement. Les servosystèmes sont mis en œuvre lorsque les mouvements sont plus dynamiques, les vitesses, les accélérations et les décélérations plus élevées, et lors d’un suivi précis d’un profil de mouvement. Un contrôleur de mouvement pilote les servovariateurs (aussi appelés servocontrôleurs) via un bus de terrain et veille à une synchronisation précise des différents mouvements dans la machine.
Si le contrôleur de mouvement peut piloter des mouvements en point à point simples, sa véritable force réside cependant dans la réalisation de profils de mouvement plus complexes, souvent des mouvements coordonnés entre plusieurs actionneurs. Il peut s’agir d’une belle synchronisation de deux mouvements linéaires voire de l’exécution de tâches CNC complexes comme avec un banc de tournage ou une table de fraisage.
Mais qu’est-ce qu’un servosystème ? Par définition, un servosystème régule la position, la vitesse, l’accélération et le couple (ou la force) dans un système mécanique (pas nécessairement les quatre paramètres simultanément).
Un servosystème électrique se compose généralement :
Un servomoteur n’est pas un type de moteur spécifique. Chaque moteur équipé d’un codeur et intégré dans une boucle d’asservissement peut être considéré comme un servomoteur : un moteur asynchrone et un codeur, un moteur pas à pas et un codeur, un moteur DC sans balais (BLDC), un moteur synchrone à aimant permanent et un codeur, etc.
Comme les moteurs (synchrones ou asynchrones) à rotors minces sont souvent utilisés pour les applications servo, on les appelle souvent ‘servomoteur’.
Par une modulation de largeur d’impulsions (PBM ou PWM), le servomoteur régule la fréquence, la tension et le courant envoyés au moteur afin d’atteindre la vitesse et le couple requis. La position du rotor est mesurée, généralement par un codeur, et la valeur de mesure est lue par le servovariateur. La vitesse peut donc être ajustée très précisément et la position actuelle calculée est amenée à la position demandée. C’est ce qu’on appelle une commande en boucle fermée.
La grande différence entre les servomoteurs et les moteurs pas à pas est que le moteur pas à pas peut aussi être utilisé en boucle ouverte pour les applications de positionnement. Le moteur pas à pas n’a pas besoin de retour (lisez : de codeur) pour pouvoir être utilisé comme système de positionnement, et il est entrainé un certain nombre de pas supplémentaires par le variateur du moteur pas à pas, 1 pas correspondant à une rotation angulaire spécifique du rotor (par exemple 1,8° par pas). Par définition, ce n’est plus un servosystème suite à l’absence de retour de la position du rotor.
Pour les servosystèmes plus petits dont la puissance est limitée et qui utilisent des moteurs pas à pas ou des moteurs BLDC, on utilise souvent des servorégulateurs alimentés en 24 ou 48 VDC (très basse tension). Les servosystèmes de puissance supérieure utilisent souvent des servovariateurs alimentés en 230 ou 400 VAC (basse tension). Cette tension alternative est d’abord redressée et stockée dans une boucle intermédiaire, après quoi la tension DC est reconvertie par une commutation PWM en une tension alternative selon une amplitude et une fréquence spécifiques pour l’entraînement du servomoteur.
Les servovariateurs modernes sont souvent pilotés par un automate ou un contrôleur de mouvement supérieur via un bus de terrain (Profinet, EtherCat, EthernetIP, Profibus, CAN bus, ...). Ils obtiennent dès lors la position, la vitesse, l’accélération et le couple (ou la force) souhaités pour les mouvements en point à point simples ou un flux continu isosynchrone de consignes de position pour la position et/ou la vitesse s’il s’agit de réaliser des mouvements complexes synchronisés ou liés à la CNC.
Consultez notre blog 'Que sont les servovariateurs' si vous souhaitez de l’explication détaillée sur les servosystèmes.
La détermination des composants les plus optimaux pour la réalisation d’un système de positionnement électrique dimensionné précis et performant peut s’avérer complexe car il faut tenir compte de nombreux paramètres mécaniques, électriques et de régulation.
Bien heureusement, il existe des applications logicielles qui peuvent apporter une aide. L’une d’entre elle est l’Electric Motion Sizing app de Festo, un outil en ligne qui - selon les données de l’application comme la masse à déplacer, la longueur et le temps de positionnement - compose un système de positionnement électrique complet incluant la mécanique, le moteur, le réducteur et le servovariateur. En appuyant sur une touche, vous obtenez la liste des pièces, complétée par les accessoires comme les câbles moteur pour le raccordement du servomoteur.