Des actionneurs linéaires pneumatiques aux actionneurs linéaires électriques
Un système qui gère efficacement l'énergie précieuse
Les actionneurs linéaires ont une histoire riche dans laquelle une diversité de versions a été développée. Une série de questions posées aux différents développeurs et fournisseurs indique que l'accent est actuellement mis sur les actionneurs durables, entre autres, et que l'acier inoxydable gagne en popularité sur ce marché. Dans presque tous les cas, c'est l'application qui détermine si le choix se porte sur un entraînement linéaire électrique, pneumatique ou hydraulique.
Types d'actionneurs linéaires
En bref, les actionneurs linéaires convertissent une forme particulière d'énergie en mouvement linéaire.
Actionneurs électriques
La version la plus connue est l'actionneur linéaire électrique, dans lequel un moteur électrique (moteur pas à pas ou servomoteur) entraîne une broche, une tige filetée ou une courroie.
Cette rotation est convertie en mouvement linéaire d'une tige ou d'une plaque par un écrou ou un autre couplage mécanique. Certains systèmes utilisent des mécanismes de rétroaction, tels qu'un encodeur, pour contrôler avec précision la position et la vitesse. En fonction du moteur électrique, il est possible d'obtenir différentes vitesses, forces et précisions.
Les actionneurs linéaires électriques ont souvent des coûts initiaux légèrement plus élevés en termes d'achat et un encombrement relativement important (en raison du moteur et du montage). En revanche, ils sont relativement rapides à installer, précis à contrôler et faciles à entretenir. En outre, la solution est relativement compacte.
Actionneurs pneumatiques
Les variantes pneumatiques utilisent la pression de l'air pour créer un mouvement linéaire. Ce type d'actionneur est utilisé, entre autres, dans l'industrie de transformation où la sécurité antidéflagrante joue un rôle. Par exemple, pour l'ouverture et la fermeture de vannes. En outre, ils conviennent pour les mouvements rapides de point à point, mais ne supportent pas non plus les arrêts rapides.
Une autre caractéristique de ces actionneurs est leur faible coût initial et leur petite taille d'installation, mais il faut tenir compte des coûts d'exploitation et de maintenance plus élevés. Comme l'a expliqué l'une des personnes interrogées, "lorsque l'on se demande s'il faut ou non déployer un actionneur pneumatique, l'une des choses à prendre en compte est de savoir si l'usine en question utilise déjà la pneumatique. Si oui, c'est un choix logique. Si non, c'est alors la solution finale qui déterminera si une variante pneumatique est la plus adaptée."
Actionneurs hydrauliques
L'actionnement linéaire hydraulique utilise un fluide (principalement de l'huile, mais il peut aussi s'agir d'eau) pour créer un mouvement et appliquer une force via la pression. L'une des principales caractéristiques d'un actionneur hydraulique est sa densité de puissance élevée. Ainsi, des forces importantes peuvent être générées à partir d'un cylindre relativement petit.
L'incompressibilité de l'huile permet également à ces entraînements d'appliquer une force constante sans qu'il soit nécessaire d'augmenter la pression de la pompe. En outre, les pompes et les moteurs peuvent être placés à une distance relativement importante de l'utilisateur, de sorte qu'aucun espace inutile n'est nécessaire sur le site.
Cependant, les systèmes sont plus complexes dans la phase d'ingénierie, il y a un risque de fuite et les effets d'adhérence et de glissement peuvent conduire à un démarrage saccadé du mouvement. Ces diverses caractéristiques font que les actionneurs hydrauliques sont particulièrement adaptés aux applications les plus lourdes.
Actionneurs linéaires
Outre les actionneurs linéaires décrits ci-dessus, le mouvement linéaire peut également être obtenu à l'aide d'un moteur linéaire. Cet entraînement direct est essentiellement un moteur électrique à coil qui génère directement un mouvement linéaire sans broche ou courroie mécanique. L'entraînement du train à sustentation magnétique est un exemple de moteur linéaire.
En prenant des mesures spéciales, les entraînements peuvent être utilisés pour une variété d'applications. Même dans des environnements sales, des environnements ATEX ou des salles blanches.
Durabilité et acier inoxydable
Comme les actionneurs linéaires existent depuis des décennies, les différentes entreprises ne s'attendent pas à des développements spectaculaires dans ce domaine. Néanmoins, de grands dénominateurs communs peuvent certainement être dégagés de toutes les réponses. La durabilité, par exemple. Un thème qui se reflète, entre autres, dans la durée de vie de plus en plus longue liée à l'utilisation des matériaux et à une lubrification adéquate. Les boîtes de décélération sont souvent lubrifiées à vie et ne nécessitent plus d'entretien (préventif) spécifique.
Un thème qui se reflète dans la durée de vie de plus en plus longue, liée entre autres à l'utilisation des matériaux et à une lubrification adéquate
Une durée de vie de 30 000 heures est le point de départ. Dans le contexte de la durabilité, un fournisseur mentionne un module capable de récupérer de l'énergie et de la restituer au réseau. "Lors du freinage d'une charge lourde, le fonctionnement du moteur peut être converti en générateur. L'énergie ainsi libérée devrait être brûlée dans une résistance de freinage, mais elle peut être mieux renvoyée au réseau, ce qui permet de la "réutiliser".
Dans d'autres solutions, lors de la décélération, l'énergie de freinage libérée est (partiellement) stockée dans les servocommandes, qui est ensuite réutilisée lors de l'accélération des moteurs. À l'arrêt, lorsqu'il n'y a pratiquement pas besoin d'énergie, les besoins en énergie sont donc très faibles.
La durabilité est aussi naturellement liée à l'efficacité énergétique de l'ensemble de l'unité d'entraînement. Cela commence déjà par une conception bien dimensionnée et s'étend à une installation saine et, comme nous l'avons déjà mentionné, à une lubrification optimale.
En outre, les autres options disponibles dépendent du type d'entraînement. Dans le cas des entraînements pneumatiques, les avantages comprennent la production de l'air comprimé nécessaire et la détection des fuites, même minimes.
Dans le cas des actionneurs hydrauliques, le dimensionnement joue également un rôle, la récupération d'énergie peut également être possible, et une filtration adéquate de l'huile hydraulique contribue à un fonctionnement précis et économe en énergie. Dans le cas des actionneurs électriques, le choix d'un moteur électrique doté d'un label énergétique élevé - IE4 ou IE5 - est une étape logique.
Enfin, nombreux sont ceux qui citent la commande comme un moyen de maximiser l'efficacité de l'ensemble du système d'entraînement. En contrôlant les entraînements à partir d'un profil de mouvement contrôlé, on évite les surcharges du système mécanique. Il n'y a pas de chocs, comme c'est le cas, par exemple, lors de l'arrêt en fin de course d'un mouvement pneumatique. Cela augmente la durée de vie, non seulement de l'entraînement linéaire lui-même, mais aussi de la charge entraînée et du rail de guidage associé.
Un fournisseur d'entraînements électriques déclare : "Les moteurs électriques, en particulier les moteurs synchrones couramment utilisés, atteignent des rendements très élevés qui ne sont pas possibles avec d'autres technologies telles que la pneumatique ou l'hydraulique. Si l'on ajoute à cela le rendement élevé d'une courroie crantée ou d'une vis à billes, on obtient un système qui utilise efficacement une énergie précieuse."
Acier inoxydable
Il convient de noter que de nombreux fournisseurs se sont prononcés en faveur de l'utilisation de l'acier inoxydable. En fabriquant, par exemple, le matériel de montage, les roulements et le guidage des rouleaux en acier inoxydable, on obtient une version "anticorrosion". Ce type d'entraînement convient aux applications des industries alimentaire et pharmaceutique, où l'hygiène joue un rôle important. Il existe également sur le marché des unités entièrement en acier inoxydable avec une courroie dentée bleue FDA. Ces unités sont conçues conformément aux normes EHEDG et sont entièrement ouvertes pour un nettoyage optimal.
Innovations
Plusieurs fabricants ont également mentionné leurs nouveautés dans le domaine des entraînements linéaires. Par exemple, le système Lexium™ MC12 Multi Carrier qui permet de déplacer ou de positionner des objets seuls ou en groupe (voir aussi les images). Le système se compose de sections droites et de courbes et peut être assemblé de manière flexible. Une vitesse maximum de 4 m/s et une précision de répétition de 0,03-0,05 mm peuvent être atteintes.
Également appelé système linéaire XTS ou iTRAK (Intelligent Track Systems). Il s'agit également d'un système modulaire dans lequel le rail sur lequel les opérateurs peuvent se déplacer peut être adapté en continu à l'application. Les choix flexibles portent sur la longueur, les courbes (intérieures ou extérieures), la position de montage, le nombre de mobiles, etc.
Les mobiles peuvent se déplacer indépendamment sur ce système sans câblage basé sur des aimants permanents et peuvent être équipés d'un actionneur. Le même fabricant fournit le système de mouvement planaire XPlanar dans lequel les mobiles peuvent également flotter indépendamment sur un plan. Grâce à leur absence de contact, ces systèmes conviennent aux industries alimentaire et pharmaceutique.
Les axes mécaniques de la série ELGD conviennent à la fois aux courroies dentées et aux vis à billes dans les systèmes de manutention cartésienne. En mettant l'accent sur une conception simplifiée, une capacité de charge élevée, une durée de vie plus longue et une fiabilité accrue au cours du développement, il est possible de trouver des applications dans diverses situations de manutention industrielle, dans des environnements difficiles ou hygiéniques.
En pilotant les entraînements à partir d'un profil de mouvement contrôlé, les surcharges du système mécanique sont évitées
Dans le monde des vérins à vis - produits caractérisés par une grande robustesse et une grande précision - l'acier inoxydable est également de plus en plus utilisé. De plus, le fournisseur indique qu'en raison de ces propriétés, ces produits sont de plus en plus demandés par la défense et l'industrie nucléaire. Il existe également des opportunités pour les applications sous-marines et offshore, la série U sous-marine de Power Jacks étant adaptée à des applications à 3 km ou même plus au fond de la mer.
Enfin, les moteurs linéaires de la série LMCA sont spécialement conçus pour les applications nécessitant une accélération élevée, un positionnement précis et une grande fiabilité. Les machines de découpe laser font partie de ces applications.
En collaboration avec ABI, Almotion, Axis/Stuifmeel, Beckhoff, Festo, Morskate, Rotero, Routeco,
Schneider Electric et Vansichen Lineartechniek.
