Différence entre un moteur pas à pas et un servomoteur d'une fraiseuse CNC

Le système d'entraînement des machines à graver peut être divisé en moteurs pas à pas et servomoteurs. Beaucoup de personnes ignorent la différence entre ces deux types de moteurs et ne savent pas comment choisir. MISSILECNCCNC explique ci-dessous la différence entre les moteurs pas à pas et les servomoteurs pour machines à graver.

1. Précision de contrôle différente

Un servomoteur est supérieur à un moteur pas à pas, leur précision étant différente. L'angle de pas d'un moteur pas à pas hybride biphasé est généralement de 3,6° ou 1,8°, tandis que celui d'un moteur pas à pas hybride pentaphasé est généralement de 0,72° ou 0,36°. La précision de contrôle d'un servomoteur est garantie par un codeur rotatif situé à l'extrémité de son arbre. Pour les moteurs équipés de codeurs standard à 2 500 lignes, la technique de l'octave quadruple est utilisée dans la plupart des variateurs, ce qui correspond à 360°/10 000 = 0,036° par impulsion. Pour un moteur doté d'un codeur 17 bits, le variateur effectue un cycle de 2¹⁷ = 131 072 impulsions par récepteur, soit 360°/131 072 = 9,89 secondes. Cela représente 1/655e de la durée d'un cycle pour un moteur pas à pas avec un angle de 1,8°.

En résumé, la précision minimale d'un servomoteur est 600 fois supérieure à celle d'un moteur pas à pas. À basse vitesse (généralement 600 tr/min), la précision d'un moteur pas à pas est comparable à celle d'un servomoteur. En revanche, à haute vitesse (généralement 1200 tr/min), la chute de couple inhérente au moteur pas à pas entraîne une perte de pas, d'où une précision moindre. Le moteur pas à pas est donc privilégié pour les applications à basse vitesse, tandis que le servomoteur est utilisé à haute vitesse.

2. les caractéristiques basse fréquence sont différentes

Sur une machine à graver, le moteur pas à pas est sujet à des vibrations basse fréquence à basse vitesse. Le servomoteur à courant alternatif, quant à lui, fonctionne de manière très fluide, même à basse vitesse, sans vibrations. La vitesse de sortie du moteur pas à pas est inférieure à celle du servomoteur et sa vitesse est instable (entre 300 et 600 tr/min). Le servomoteur, à couple constant (2000 ou 3000 tr/min), fournit une force de sortie constante. Le couple du moteur pas à pas diminue avec l'augmentation de la vitesse de rotation, et cette diminution est particulièrement marquée à haute vitesse. Sa vitesse de fonctionnement maximale se situe donc généralement entre 300 et 600 tr/min. Le servomoteur à courant alternatif fournit un couple constant : à sa vitesse nominale (généralement 2000 ou 3000 tr/min), il délivre son couple nominal ; au-delà, il fournit une puissance constante.

3. La capacité de surcharge n'est pas la même

Les moteurs pas à pas des machines de gravure ne possèdent généralement pas de capacité de surcharge. Les servomoteurs à courant alternatif, quant à eux, présentent une forte capacité de surcharge. Les moteurs pas à pas, en particulier, supportent les surcharges de vitesse et de couple. Leur couple maximal est trois fois supérieur au couple nominal, ce qui permet de compenser l'inertie de la charge au démarrage. Du fait de cette absence de capacité de surcharge, les moteurs pas à pas sont souvent conçus avec un couple élevé, alors que la machine n'en a pas besoin en fonctionnement normal. Il en résulte un gaspillage de puissance.

4. le rendement de l'opération n'est pas le même

Les performances de fonctionnement diffèrent (le servomoteur ne présente ni perte ni dépassement, ce qui lui confère une grande stabilité). La composition interne de la bague de position et de la boucle de vitesse évite généralement les phénomènes de perte ou de dépassement rencontrés avec les moteurs pas à pas, assurant ainsi une meilleure fiabilité du contrôle. Pour un contrôle en boucle ouverte, une fréquence de démarrage trop élevée ou une charge trop importante peuvent entraîner des chutes de tension ou des blocages, tandis qu'une vitesse d'arrêt trop élevée peut provoquer des dépassements. Il est donc essentiel de bien gérer les problèmes de montée et de descente en régime afin de garantir la précision du contrôle. Le système d'entraînement servo AC, quant à lui, fonctionne en boucle fermée. Le pilote échantillonne directement le signal de retour de l'encodeur du moteur. Grâce à la composition interne de la bague de position et de la boucle de vitesse, il évite généralement les phénomènes de perte ou de dépassement rencontrés avec les moteurs pas à pas, assurant ainsi une meilleure fiabilité du contrôle.

5. Les performances de réponse en termes de vitesse sont différentes.

Le passage d'un moteur pas à pas d'une machine à graver à sa vitesse de fonctionnement (généralement plusieurs centaines de tours par minute) nécessite entre 200 et 400 millisecondes. Un système servo à courant alternatif offre de meilleures performances d'accélération ; par exemple, avec un servomoteur Panasonic MSMA de 400 W, le passage de l'arrêt à sa vitesse nominale de 3 000 tr/min ne prend que quelques millisecondes, ce qui permet des applications nécessitant des démarrages et arrêts rapides.

6. Mode de contrôle

Le moteur pas à pas de la machine à graver est à commande en boucle ouverte, sans retour d'information, ce qui simplifie la commande et ne nécessite qu'un pilote pour la partie commande par impulsions ; la commande d'un servomoteur est relativement complexe.

7. Prix : Moteur pas à pas bon marché, servomoteur cher

En résumé

Le système servo de la machine à graver est supérieur au moteur pas à pas à bien des égards. Cependant, dans certaines applications peu exigeantes, on utilise encore souvent le moteur pas à pas. Par conséquent, lors de la conception du système de commande, il est essentiel de prendre en compte les exigences de contrôle, les coûts et bien d'autres facteurs.

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