Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2026-11-04 Origine : Site
La sélection des servomoteurs pour les machines de découpe laser commence par les exigences de mouvement de chaque axe. La masse mobile, l’accélération, le rapport de transmission, le rapport cyclique et la compatibilité du contrôleur sont tous importants. La puissance du moteur ne peut à elle seule établir la vitesse de coupe ou la précision du positionnement.
Pour les constructeurs de machines et les acheteurs de modernisation, l’objectif est de sélectionner un moteur et un entraînement compatible capables de suivre la trajectoire requise dans des limites d’erreur définies. Le système mécanique, le contrôleur CNC et le processus laser doivent prendre en charge le même objectif de performance.
Ce guide se concentre sur le contrôle de mouvement des axes X/Y, y compris le dimensionnement du moteur, le retour d'information, la synchronisation du portique à double entraînement et la mise en service.
Table des matières
Une machine de découpe laser coordonne le mouvement de l'axe avec la sortie laser pour suivre un chemin programmé. Les erreurs de mouvement peuvent affecter la géométrie de la pièce, tandis que les vibrations et les changements de vitesse inappropriés peuvent affecter la coupe.
Cependant, la qualité des bords dépend également des paramètres de mise au point, de puissance du laser, de gaz d'assistance, de matériau et de processus. Une mise à niveau du servo ne peut pas corriger tous les défauts de coupe.
Dans un agencement courant à portique mobile, un axe déplace le chariot de la tête de coupe le long du pont. L'autre déplace l'ensemble pont, y compris le chariot et l'équipement associé.
Les noms d’axe varient selon les conceptions de machines. Confirmez la disposition réelle plutôt que de supposer que X porte toujours la charge la plus légère.
Exigence de mouvement |
Axe du chariot de tête |
Axe de déplacement du pont |
|---|---|---|
Charge mobile |
Tête de coupe, chariot et composants attachés |
Pont, chariot et autres équipements mobiles |
Entrées de dimensionnement importantes |
Traînée, friction, accélération et transmission des câbles |
Masse mobile totale, transmission et disposition d'entraînement |
Problèmes mécaniques |
Rigidité du chariot, conformité de la courroie et comportement d'inversion |
Rigidité du pont, alignement et éventuel soutirage |
Problèmes de contrôle |
Suivi lors de mouvements courts et de changements de direction |
Suivi et synchronisation lorsque deux disques sont utilisés |
Incluez les porte-câbles, les flexibles, les raccords et les ensembles de moteur ou de boîte de vitesses mobiles dans l'évaluation de la charge.
Un système d'asservissement utilise la rétroaction pour réguler le mouvement. Selon l'architecture, les fonctions de contrôle de position, de vitesse et de courant sont partagées entre le contrôleur et le variateur.
Les commentaires aident le système à détecter et à corriger les écarts. Il ne garantit pas une erreur de suivi nulle lors de l'accélération ou de la coupe. Définissez les erreurs de suivi et de contour acceptables, puis vérifiez-les dans des conditions de fonctionnement représentatives.
Le feedback monté sur le moteur mesure l'arbre du moteur. Le jeu, l'étirement de la courroie et la déviation structurelle en aval de cet encodeur peuvent toujours affecter la position de la tête de coupe.
Les moteurs pas à pas en boucle ouverte peuvent perdre leur position s'ils sont surchargés sans détecter l'erreur. Les moteurs pas à pas et les servos en boucle fermée fournissent différentes caractéristiques de retour et de fonctionnement ; comparer leurs performances couple-vitesse réelles avec l'application.
Commencez par le profil de mouvement et la transmission mécanique requis. Calculez chaque axe séparément avant de sélectionner une combinaison moteur-entraînement.
Le moteur doit fournir suffisamment de couple pour accélérer la charge et vaincre la résistance. Il doit également rester dans ses limites thermiques tout au long du cycle de fonctionnement.
Vérifier:
Couple maximal lors des accélérations et des décélérations.
Couple RMS sur le cycle de service représentatif.
Vitesse du moteur requise à la vitesse maximale de l’axe.
Couple disponible à cette vitesse.
Capacité de courant du variateur et durée de surcharge.
Énergie de décélération et gestion régénérative.
Température ambiante et conditions de montage.
Le couple RMS est utile pour l'évaluation thermique, mais les surcharges prolongées nécessitent également de vérifier les limites de fonctionnement autorisées du moteur et du variateur.
La relation puissance nominale est la suivante :
Couple (N·m) = 9 550 × Puissance (kW) ÷ Vitesse (tr/min)
Par exemple, à une vitesse nominale de 3 000 tr/min, 400 W correspondent à environ 1,27 N·m, tandis que 750 W correspondent à environ 2,39 N·m. Il s'agit d'exemples de calcul et non de spécifications pour chaque moteur dans ces classes de puissance.
Ils n'établissent pas de vitesses linéaires fixes telles que 300 ou 600 mm/s. La vitesse linéaire dépend du pas de vis, de la géométrie de la poulie ou du pignon, du rapport de transmission et de la vitesse du moteur. La vitesse de découpe dépend également du processus laser.
La correspondance d'inertie compare l'inertie de la charge réfléchie sur l'arbre du moteur avec l'inertie du rotor du moteur. Il ne s’agit pas d’une comparaison directe entre la masse du portique et la masse du moteur.
Pour une charge rotative derrière un réducteur, l'inertie de la charge réfléchie diminue avec le carré du rapport de réduction. Les charges de translation nécessitent des calculs basés sur la disposition des vis, des poulies ou des pignons et crémaillères.
Il n’existe aucune exigence universelle imposant de maintenir chaque axe laser en dessous d’un rapport de 5:1. Le rapport acceptable dépend de l'entraînement, de la rigidité mécanique, de l'objectif de réponse et de la capacité de réglage.
Un moteur à faible inertie peut réduire le couple nécessaire pour accélérer son propre rotor. Un moteur à inertie plus élevée peut convenir à certaines charges, mais il augmente également la demande d'accélération. Aucune des deux options n’est automatiquement meilleure.
Une boîte de vitesses peut réduire l'inertie de charge côté moteur et augmenter le couple de sortie, tout en introduisant du jeu, de la conformité, des pertes et des composants supplémentaires.
Les entraînements par courroie, les vis à billes, les systèmes à crémaillère et pignon et les moteurs linéaires présentent des compromis différents. L'accouplement direct peut convenir lorsque les exigences de couple, de vitesse, de rigidité et d'inertie sont satisfaites.
Donnez votre avis sur Tiger Motion servomoteurs standard par rapport aux exigences calculées. Confirmez la courbe couple-vitesse du modèle sélectionné, l'inertie du rotor, la configuration du retour et l'entraînement compatible avant de finaliser la conception.
Un moteur approprié nécessite toujours un variateur et un contrôleur de mouvement compatibles. Confirmez l’architecture de contrôle complète avant d’acheter du matériel.
La résolution de l'encodeur décrit la façon dont la position angulaire est représentée avec précision. Par exemple, une valeur de position sur un tour de 17 bits comporte 131 072 positions distinctes par tour ; une valeur de 23 bits contient 8 388 608.
Ces chiffres n'établissent pas la précision du codeur ni la précision du positionnement de la tête de coupe.
Les performances de la machine dépendent également des erreurs de transmission, du jeu, de la déflexion structurelle, de l'alignement, de la température et du comportement des commandes. Faites la distinction entre la résolution de l'encodeur, la précision du positionnement, la répétabilité et la précision du contour dynamique.
Pour la correspondance moteur-variateur, vérifiez l’interface et la configuration du codeur. Un encodeur haute résolution n'est utile que lorsque le variateur le prend en charge et que le système mécanique en profite.
Les réseaux d'impulsions/directions et de mouvements industriels sont des interfaces de commande possibles. L'impulsion/direction est numérique ; elle ne doit pas être décrite comme une connexion analogique.
Prise en compte de l'interface |
Que vérifier |
|---|---|
Impulsion/direction |
Niveaux électriques, type de signal, fréquence d'impulsion maximale et mise à l'échelle des commandes |
EtherCAT |
Prise en charge du contrôleur, compatibilité des disques, modes de fonctionnement, temps de cycle et configuration de la synchronisation |
Autres interfaces |
Modes de commande, diagnostics, comportement de mise à jour et adéquation des applications pris en charge |
Retour |
Si le retour se ferme localement dans le variateur ou est également utilisé par le contrôleur |
Intégration de machines |
Activation, alarme, référencement, limites et comportement d'arrêt coordonné |
EtherCAT peut prendre en charge le mouvement multi-axes synchronisé, mais il n'élimine pas automatiquement les erreurs de contour ni ne garantit la compatibilité.
CypCut, les systèmes basés sur Ruida et LinuxCNC couvrent différentes configurations matérielles et logicielles. Vérifiez le modèle exact du contrôleur et la documentation plutôt que de vous fier uniquement au nom du logiciel. Une mise à niveau ne nécessite pas en soi une programmation FPGA personnalisée.
Certains portiques larges utilisent deux moteurs pour entraîner les côtés opposés du pont. Cet agencement nécessite une synchronisation contrôlée pour limiter le biais et les contraintes mécaniques.
Vérifiez la prise d'origine et l'équerrage du portique, la surveillance des différences de position, la gestion des défauts et la réponse d'arrêt en cas de panne d'un disque.
Deux moteurs recevant la même commande ne garantissent pas à eux seuls que le pont reste carré. L'alignement mécanique et les fonctions du portique du contrôleur doivent fonctionner ensemble.
Remplacer un moteur pas à pas par un servo implique bien plus que de faire correspondre les dimensions des brides. Vérifiez la géométrie de l'arbre, le montage, la capacité d'accouplement, les exigences d'alimentation, les câbles de retour et les interfaces du contrôleur.
Un remplacement complet de l'alimentation électrique ou l'installation d'une boîte de vitesses peuvent être nécessaires dans certaines mises à niveau, mais ni l'un ni l'autre ne doit être supposé avant l'évaluation.
Inspectez l'alignement des guides, l'engagement de la crémaillère, la tension de la courroie, les roulements, les accouplements et la rigidité structurelle. Un jeu ou une liaison mécanique peut produire des symptômes qui ressemblent à des problèmes de contrôle.
Utilisez les procédures de réglage prises en charge par le fabricant. Le réglage automatique peut constituer un point de départ ; les ajustements ultérieurs dépendent de l'application.
Un gain excessif peut exciter une résonance. Les filtres et les fonctions de rétroaction peuvent être utiles, mais ils ne peuvent pas réparer les composants usés ou une structure insuffisamment rigide. De plus, tous les variateurs ne présentent pas une structure PID conventionnelle pour un réglage manuel.
Suivez les instructions des fabricants d'équipement pour la mise à la terre, le blindage, le routage des câbles et la terminaison. N'appliquez pas de règle universelle selon laquelle chaque blindage de codeur doit être mis à la terre à une seule extrémité.
Commencez la mise en service avec les paramètres de mouvement laser désactivés et conservateurs. Vérifiez la direction, la mise à l'échelle, les limites, la prise d'origine et les réponses aux pannes avant d'augmenter les performances.
Testez ensuite :
Mouvements longs pour la vitesse et le comportement thermique.
Mouvements courts et répétés pour l'accélération et la stabilisation.
Cercles et chemins diagonaux pour un mouvement coordonné.
Inversions de direction pour les effets de jeu ou de conformité.
Mouvement complet pour la traînée et l'alignement du câble.
Équerrage du portique et synchronisation le cas échéant.
Enfin, évaluez des travaux de découpe représentatifs à l’aide de paramètres de matériaux et de processus définis. Enregistrez les résultats dimensionnels, la qualité du contour, la durée du cycle et les alarmes.
Mesurez les gains de production réels. Une mise à niveau du servo ne prend pas en charge la promesse universelle d’une augmentation de vitesse de 40 % ou d’une période de récupération fixe.
Il n’existe pas de taille universelle. Calculez la charge mobile, la transmission, l'accélération, la vitesse, la friction et le rapport cyclique pour chaque axe. Une désignation de machine telle que « 1390 » ne fournit pas suffisamment d'informations pour sélectionner un moteur.
Comparez les courbes couple-vitesse, l'inertie du rotor, les dimensions, les exigences d'entraînement et la fonction thermique. Une puissance nominale plus élevée n’améliore pas automatiquement la précision du contour ni ne raccourcit le cycle de coupe.
Non. L’interface doit être adaptée à l’architecture du contrôleur et aux exigences de performances. EtherCAT peut prendre en charge les mouvements synchronisés, tandis que d'autres interfaces compatibles peuvent également répondre aux besoins de la machine.
Non. Il fournit des informations de position plus fines, mais des erreurs mécaniques et de contrôle restent possibles. Vérifiez les performances de positionnement et de contour au niveau de la machine.
Les causes possibles incluent un gain de contrôle excessif, une résonance mécanique, des composants desserrés, un désalignement, une conformité de la transmission ou des réglages de mouvement inappropriés. Inspectez la mécanique et examinez les diagnostics du lecteur avant de modifier les paramètres de réglage.
Sélectionner des moteurs pour une nouvelle machine de découpe laser ou évaluer une modernisation ? Partagez la disposition de vos axes, les masses en mouvement, les détails de la transmission, les objectifs de vitesse et d'accélération, le rapport cyclique, la tension d'alimentation et le modèle de contrôleur avec Tiger Motion.
Contactez Tiger Motion pour discuter des options de moteur et demander des informations techniques spécifiques au modèle. Incluez les exigences en matière d’encodeur, d’arbre, de bride et de câble afin que la compatibilité puisse être examinée avant le devis.
