Actionneurs linéaires 101 — Tout ce que vous devez savoir sur les actionneurs linéaires

Jun 27, 2023

Robbie Dickson

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Cet article vous donnera une compréhension de base du fonctionnement des actionneurs linéaires et de la terminologie utilisée pour les décrire. Lorsque vous comprendrez les bases, il vous sera beaucoup plus facile de sélectionner votre propre actionneur linéaire électrique.

Un actionneur est un appareil qui nécessite une entrée de source d'énergie et une entrée de signal externe. Ces entrées créent une sortie généralement sous la forme d'un mouvement qui peut être rotatif ou linéaire. Pour les besoins de cet article, nous nous concentrons sur les actionneurs qui créent un mouvement linéaire, cependant, nous avons créé un article beaucoup plus détaillé qui se concentre spécifiquement sur les actionneurs en général, pour voir qui va ici "Actionneurs"

Pour vous aider davantage, nous avons créé un article intitulé "N'achetez pas d'actionneur linéaire avant d'avoir lu ces cinq étapes". Cela peut vous aider à éviter les nombreux pièges liés à l'achat en ligne d'un actionneur linéaire électrique.

Nous avons également créé un calculateur qui peut être utilisé pour calculer le type d'actionneur linéaire dont vous pourriez avoir besoin pour une application spécifique. Entrez simplement quelques détails de base dans la calculatrice et les résultats seront affichés. Cliquez ici pour le calculateur d'actionneur linéaire

Un actionneur linéaire électrique est un dispositif qui convertit le mouvement de rotation d'un moteur à courant alternatif ou continu en mouvement linéaire. Il peut fournir à la fois des mouvements de poussée et de traction.

Ce mouvement permet de soulever, déposer, faire glisser, ajuster, incliner, pousser ou tirer des objets d'une simple pression sur un bouton. Considérez simplement toutes les possibilités avec un produit qui peut faire tout ce travail pour vous en appuyant simplement sur un bouton ! et pour le rendre encore plus attrayant, ces actionneurs électriques sont incroyablement faciles et sûrs à installer et à configurer. Aujourd'hui, des centaines de millions d'actionneurs sont utilisés dans le monde pour effectuer de nombreuses tâches différentes. Nous disons toujours qu'un actionneur linéaire est parfaitement adapté aux applications sales, ternes ou dangereuses du 3-D. Cependant, avec les progrès de la domotique, nous les trouvons maintenant largement utilisés à la maison et au bureau pour effectuer des tâches de nouveauté telles que le levage de téléviseurs et de projecteurs, les ascenseurs de bureau, les sorties de haut-parleurs et également les ascenseurs d'appareils de cuisine.

De plus, les actionneurs linéaires permettent à l'opérateur d'avoir un contrôle total sur le contrôle de mouvement sûr et précis qu'ils fournissent. Ils sont économes en énergie et ont une longue durée de vie avec peu ou pas d'entretien.

L'installation d'un actionneur linéaire électrique est très facile par rapport aux systèmes hydrauliques ou pneumatiques. Ils prennent également beaucoup moins de place et sont nettement moins chers que les actionneurs hydrauliques et pneumatiques car ils n'ont ni pompes ni tuyaux.

Un actionneur linéaire électrique se compose d'un moteur à courant continu ou alternatif, d'une série d'engrenages et d'une vis mère avec un écrou d'entraînement qui pousse l'arbre de la tige principale vers l'intérieur et vers l'extérieur. C'est essentiellement ce en quoi consistent tous les actionneurs linéaires. Tout ce qui change d'un actionneur à l'autre, c'est la taille du moteur, l'engrenage et la vis mère. Certains autres composants électroniques aident à déterminer la quantité d'options de commutation de limite de course et de retour de position, mais fondamentalement, un actionneur n'est rien de plus qu'un moteur, des engrenages et une vis mère.

Les colonnes de levage sont une autre forme d'actionneur linéaire. En règle générale, ils fournissent une course plus longue car ils ont plusieurs étapes. Cela leur permet de se dilater et de se contracter plus longtemps que lorsqu'ils sont complètement fermés. Une autre façon de le dire est qu'un élévateur à colonne est un actionneur dans un actionneur.

Un autre avantage d'un élévateur à colonnes est que le guidage linéaire est intégré à la structure de l'actionneur et n'a pas besoin d'être ajouté de l'extérieur. Les actionneurs linéaires ne supportent généralement pas bien les charges latérales (nous en discuterons plus tard). Les élévateurs à colonne ont leur système de guidage intégré, c'est pourquoi ils conviennent mieux à certaines applications qu'à d'autres.

Les micro-actionneurs linéaires ou les mini-actionneurs linéaires sont utilisés dans des applications où l'espace est limité ou la course de l'actionneur requise est faible. Peut-être avez-vous besoin de déplacer quelque chose de petit ou pas très loin, alors un micro-actionneur linéaire serait idéal pour une telle application. Les courses typiques des micro-actionneurs sont de 10 mm à 100 mm et sont de taille très compacte. L'un des inconvénients d'un micro-actionneur linéaire est que les forces ont tendance à être beaucoup plus faibles en raison des moteurs plus petits qui les entraînent.

Les actionneurs linéaires électriques sont la solution idéale lorsque vous avez besoin d'un mouvement simple, sûr et propre avec un contrôle de mouvement précis et fluide. Vous pouvez choisir des systèmes d'actionneurs pour les réglages, l'inclinaison, la poussée, la traction et le levage avec des forces assez élevées.

Un système hydraulique est capable de forces immenses, mais ces systèmes nécessitent des pompes à haute pression, des vannes et des canalisations à haute pression, ainsi qu'un réservoir pour contenir tout ce liquide hydraulique. Donc, si vous avez beaucoup d'espace et que l'argent n'est pas un problème, l'hydraulique pourrait être la solution.

L'actionneur hydraulique utilise un fluide pour pousser un piston vers l'arrière et vers l'avant, tandis qu'un actionneur linéaire électrique utilise un moteur à courant alternatif ou à courant continu pour entraîner une vis mère. La vis mère est équipée d'un écrou qui monte et descend la vis mère, convertissant le mouvement rotatif en mouvement linéaire.

L'utilisation de l'hydraulique présente des inconvénients d'un point de vue opérationnel. Le principal étant contrôlé. Vous avez très peu de contrôle de précision en ce qui concerne ces systèmes.

Un actionneur linéaire électrique a une longue durée de vie avec peu ou pas d'entretien du tout. Cela garantit un coût d'exploitation total très faible par rapport à d'autres systèmes.

Les systèmes d'actionneurs électriques sont silencieux, propres, non toxiques et économes en énergie. Ils répondent aux exigences toujours croissantes et à la législation concernant les équipements respectueux de l'environnement.

Les actionneurs linéaires font bouger les choses et nous avons vu des milliers d'applications au fil des ans.

Voici quelques exemples d'applications pratiques d'automatisation :

Les applications industrielles incluent :

Vous pouvez voir sur nos fiches techniques à la fois la charge statique et dynamique. La charge dynamique, ou de levage, est la force qui sera appliquée à l'actionneur linéaire pendant qu'il est en mouvement. La charge statique, parfois appelée charge de maintien, est la force qui sera appliquée à l'actionneur linéaire lorsqu'il n'est pas en mouvement. La charge dynamique est ce dont vous avez besoin pour déplacer quelque chose et la charge statique est ce dont vous avez besoin pour maintenir ensuite ce quelque chose en place.

Les actionneurs linéaires peuvent être utilisés dans des applications de traction, de compression ou de combinaison. Nous appelons cela la force de poussée ou de traction. Le chargement latéral ou croisé doit être évité. Dans une situation où le chargement latéral ne peut être évité, nous suggérons aux clients d'utiliser des glissières linéaires ou des glissières de tiroir dans leur système. La glissière peut gérer beaucoup plus de chargement latéral que l'actionneur. En réduisant la charge latérale, l'actionneur linéaire peut exercer sa force de poussée et de traction maximale.

La charge latérale, ou charge radiale, est une force appliquée perpendiculairement à l'axe de l'actionneur linéaire. La charge excentrique est toute force dont le centre de gravité n'agit pas à travers l'axe longitudinal de l'actionneur. La charge latérale et la charge excentrique doivent toujours être évitées car elles peuvent provoquer un blocage et raccourcir la durée de vie de l'actionneur linéaire. Cependant, si vous utilisez une glissière de tiroir dans l'application, cela aura un impact considérable sur la quantité de chargement pouvant être appliquée. En plaçant l'objet que vous déplacez sur une glissière de tiroir, le poids est supporté par la glissière au lieu que l'actionneur supporte tout le poids. Une autre option lorsque vous avez affaire à un chargement latéral consiste à utiliser un actionneur de chenille.

La plupart des actionneurs linéaires sont équipés d'interrupteurs de fin de course intégrés. Le type d'interrupteurs de fin de course disponibles varie avec chaque gamme de produits. Ceux-ci incluent la proximité électromécanique, magnétique et la came rotative. Les interrupteurs de fin de course sont normalement préréglés sur les actionneurs pour arrêter la course de l'actionneur lorsqu'il atteint sa pleine extension et sa pleine rétraction.

Les interrupteurs de fin de course sont importants car ils empêchent l'actionneur de brûler et de caler le moteur lorsqu'il atteint la fin de la course. L'interrupteur de fin de course coupe simplement l'alimentation du moteur.

Les interrupteurs de fin de course externes vous offrent la flexibilité de définir les limites de course dans votre système pour s'adapter à votre application particulière. Le client est responsable du réglage correct de l'interrupteur de fin de course dans l'unité. Si les interrupteurs de fin de course ne sont pas réglés ou sont mal réglés, l'appareil peut être endommagé pendant le fonctionnement.

Les actionneurs linéaires sont disponibles avec des variantes de moteur AC ou DC. Cependant, chaque gamme a des types standard préférés. Les moteurs à courant continu sont les plus populaires et sont généralement de 12 volts. Les moteurs 24 volts sont utilisés pour des applications plus industrielles ou dans des actionneurs à force élevée où ils sont plus efficaces.

Les moteurs AC seront soit des moteurs monophasés 220–240 VAC, soit des moteurs triphasés 220–240/380–415 VAC (50/60Hz), soit des moteurs 24VDC.

Les actionneurs linéaires sont disponibles dans une variété de vitesses linéaires et une liste standard est détaillée avec chaque produit. Pour atteindre des vitesses différentes, l'engrenage de l'actionneur changera. Veuillez noter que lorsque les vitesses sont modifiées pour affecter la vitesse, la force sera également modifiée. La force et la vitesse s'opposent toujours l'une à l'autre.

Le cycle de service nominal d'un actionneur linéaire est généralement exprimé en pourcentage de "temps de marche" (le rapport du temps de marche au temps total) ou en distance parcourue sur une période de temps. Le cycle de service nominal est exprimé différemment pour différents types d'actionneurs. Pour une discussion plus détaillée du cycle de service, voir le billet de blog "What is Duty Cycle in a Linear Actuator?"

Les actionneurs linéaires ont généralement des points de montage que nous appelons chapes à chaque extrémité de l'actionneur pour permettre un mouvement de pivotement. Il existe un certain nombre d'options. La chape double est standard, mais généralement chaque actionneur a son propre support de montage standardisé que vous utiliserez.

Les actionneurs linéaires ont des indices IP différents. Plus le chiffre est bas, plus la protection est faible. Par exemple, IP54 offre une protection de base comme la poussière et IP66 offre une protection étanche et est idéal pour une utilisation en extérieur. Le tableau ci-dessous montre l'indice de protection IP de chacun des actionneurs linéaires de Firgelli. Nous avons également écrit un article de blog séparé uniquement sur le sujet des cotes IP des actionneurs linéaires ici.

Sauf indication contraire, le rétro-entraînement est possible dans les actionneurs linéaires tout électriques. Le retour en arrière se produit lorsqu'une force est appliquée qui est supérieure à la force statique, permettant à l'arbre de l'actionneur de se déplacer sans qu'aucune puissance ne lui soit appliquée. Les actionneurs qui utilisent une vis à billes sont normalement équipés d'un frein électrique (généralement monté sur moteur) pour empêcher la charge de faire reculer l'actionneur.

Nous ne recommandons pas les applications qui ont des arrêts brusques possibles car cela peut entraîner le blocage de l'actionneur. Des exemples de blocage comprennent le dépassement des interrupteurs de fin de course et le blocage de l'écrou et de la vis à l'intérieur aux extrémités de la course ou l'entraînement de l'actionneur contre un objet immobile et ainsi une surcharge importante de l'actionneur.

Un chargement incorrect, une installation incorrecte, un service excessif et des environnements extrêmes peuvent contribuer à une défaillance prématurée de l'actionneur. Le plus populaire est de loin la surcharge due à l'amplification de la force.

De petites différences de vitesse du moteur dans des actionneurs identiques sont assez normales. Et une charge différente de l'actionneur peut entraîner une désynchronisation très facile des unités. Les unités ne peuvent donc pas être garanties de fonctionner en synchronisation. Pour une synchronisation exacte, un système de contrôle en boucle fermée est recommandé. Ceci est possible en utilisant un actionneur avec retour intégré. Les données de rétroaction sont envoyées à un contrôleur et le contrôleur calcule ensuite comment faire fonctionner les actionneurs ensemble indépendamment de leurs différences de charge ou de vitesse. Les actionneurs de rétroaction comprennent des potentiomètres, des capteurs optiques ou des capteurs à effet Hall. Notre article de blog "Réaliser un mouvement synchronisé à l'aide des actionneurs linéaires Firgelli" fournit des informations plus détaillées sur ce sujet.

Les actionneurs linéaires sont lubrifiés à la graisse pour les pièces internes de l'actionneur, y compris les assemblages de boîte de vitesses et les assemblages de vis-mère et d'écrou. Les actionneurs sont graissés à vie.

Lors du test de température, les actionneurs sont testés pour fonctionner à des températures extrêmes ainsi que pour supporter des changements rapides de température. Dans la plupart des cas, des tests sont effectués sur l'actionneur pour résister à des passages répétés d'un environnement de +100 °C à -20 °C tout en conservant une fonctionnalité complète.

Pour un examen plus approfondi du fonctionnement d'un actionneur linéaire, nous avons créé cet article "À l'intérieur d'un actionneur linéaire - Comment fonctionne un actionneur".

Auteur : Robbie Dickson

https://en.wikipedia.org/wiki/Robbie_Dickson