Un actionneur linéaire déplace une charge, qui peut être un assemblage, des composants ou un produit fini, en ligne droite. Il convertit l'énergie en mouvement ou en force et peut être alimenté par un fluide sous pression, de l'air ou de l'électricité. Voici une présentation des actionneurs linéaires les plus courants, leurs avantages et leurs inconvénients.

Comment fonctionnent-ils ?

• Les actionneurs linéaires pneumatiques sont constitués d'un piston logé dans un cylindre creux. La pression d'un compresseur externe ou d'une pompe manuelle déplace le piston à l'intérieur du cylindre. Lorsque la pression augmente, le cylindre se déplace le long de l'axe du piston, créant une force linéaire. Le piston revient à sa position initiale soit par un retour élastique, soit par l'alimentation en fluide de l'autre côté du piston.

• Les actionneurs linéaires hydrauliques fonctionnent de manière similaire aux actionneurs pneumatiques, mais un liquide incompressible provenant d'une pompe plutôt que de l'air sous pression déplace le cylindre.

• Un actionneur linéaire électrique convertit l'énergie électrique en couple. Un moteur électrique connecté mécaniquement fait tourner une vis-mère. Un écrou fileté ou un écrou à billes dont le filetage correspond à celui de la vis est bloqué en rotation avec celle-ci. Lorsque la vis tourne, l'écrou est entraîné le long du filetage. Le sens de déplacement de l'écrou dépend du sens de rotation de la vis et ramène également l'actionneur à sa position initiale.

【Actionneurs pneumatiques】

Avantages

• L'avantage des actionneurs pneumatiques réside dans leur simplicité. La plupart des actionneurs pneumatiques en aluminium ont une pression nominale maximale de 150 psi avec des diamètres d'alésage allant de 1/4 à 8 po, ce qui représente une force d'environ 30 à 7 500 lb. Les actionneurs en acier ont une pression nominale maximale de 250 psi avec des diamètres d'alésage allant de 1/4 à 14 po, et génèrent des forces allant de 50 à 38 465 lbf.

• Les actionneurs pneumatiques génèrent un mouvement linéaire précis en offrant une précision, par exemple, à 0,1 pouce et une répétabilité à 0,001 pouce.

• Les actionneurs pneumatiques sont généralement utilisés dans des zones soumises à des températures extrêmes. Leur plage de température typique s'étend de -40 °F à 121 °C. En termes de sécurité et d'inspection, l'utilisation d'air comprimé permet d'éviter l'utilisation de matières dangereuses. Ils répondent aux exigences de protection contre les explosions et de sécurité des machines, car ils ne créent aucune interférence magnétique grâce à l'absence de moteur.

Ces dernières années, la pneumatique a connu de nombreuses avancées en matière de miniaturisation, de matériaux et d'intégration à l'électronique et à la surveillance d'état. Le coût des actionneurs pneumatiques est faible par rapport aux autres actionneurs. Selon Bimba Manufacturing, par exemple, un actionneur pneumatique coûte en moyenne entre 50 et 150 dollars. Les actionneurs pneumatiques sont également légers, nécessitent un entretien minimal et sont dotés de composants durables, ce qui en fait une méthode de mouvement linéaire rentable.

Inconvénients

• Les pertes de charge et la compressibilité de l'air rendent la pneumatique moins efficace que les autres méthodes de mouvement linéaire. Les limitations du compresseur et du débit d'air impliquent que les opérations à basse pression nécessiteront des forces plus faibles et des vitesses plus lentes. Un compresseur doit fonctionner en permanence à la pression de service, même en l'absence de mouvement.

• Pour être véritablement efficaces, les actionneurs pneumatiques doivent être dimensionnés pour une application spécifique. Ils ne peuvent donc pas être utilisés pour d'autres applications. Un contrôle précis et une efficacité optimale nécessitent des régulateurs et des vannes proportionnels, mais cela augmente les coûts et la complexité.

• Même si l'air est facilement disponible, il peut être contaminé par de l'huile ou de la lubrification, ce qui entraîne des temps d'arrêt et des besoins de maintenance. Les entreprises doivent toujours payer pour l'air comprimé, ce qui en fait un consommable, et le compresseur et les conduites constituent un autre problème de maintenance.

【Actionneurs hydrauliques】

Avantages

• Les actionneurs hydrauliques sont robustes et adaptés aux applications à force élevée. Ils peuvent produire des forces 25 fois supérieures à celles des vérins pneumatiques de même taille. Ils fonctionnent également à des pressions allant jusqu'à 4 000 psi.

• Les moteurs hydrauliques ont un rapport puissance/poids élevé de 1 à 2 ch/lb supérieur à celui d'un moteur pneumatique.

• Un actionneur hydraulique peut maintenir la force et le couple constants sans que la pompe fournisse plus de fluide ou de pression en raison de l'incompressibilité des fluides

• Les pompes et les moteurs des actionneurs hydrauliques peuvent être situés à une distance considérable avec une perte de puissance minimale.

Inconvénients

• Les systèmes hydrauliques peuvent présenter des fuites de liquide. Comme pour les actionneurs pneumatiques, la perte de liquide entraîne une baisse d'efficacité. Cependant, les fuites de liquide hydraulique peuvent entraîner des problèmes de propreté et des dommages potentiels aux composants et zones environnants.

• Les actionneurs hydrauliques nécessitent de nombreux composants, notamment un réservoir de fluide, des moteurs, des pompes, des soupapes de décharge et des échangeurs de chaleur, ainsi que des équipements de réduction du bruit. Cela donne lieu à des systèmes de mouvements linéaires volumineux et difficiles à intégrer.

【Actionneurs électriques】

Avantages

• Les actionneurs électriques offrent un positionnement de contrôle de la plus haute précision. Leur précision est par exemple de +/- 0,000315 po et leur répétabilité est inférieure à 0,0000394 po. Leurs configurations sont évolutives pour s'adapter à tous les besoins et exigences de force, et sont silencieuses, fluides et reproductibles.

• Les actionneurs électriques peuvent être mis en réseau et reprogrammés rapidement. Ils offrent un retour d'information immédiat pour le diagnostic et la maintenance.

• Ils offrent un contrôle complet des profils de mouvement et peuvent inclure des encodeurs pour contrôler la vitesse, la position, le couple et la force appliquée.

• En termes de bruit, ils sont plus silencieux que les actionneurs pneumatiques et hydrauliques

• Comme il n’y a pas de fuites de fluides, les risques environnementaux sont éliminés.

Inconvénients

• Le coût unitaire initial d'un actionneur électrique est plus élevé que celui des actionneurs pneumatiques et hydrauliques. Selon l'exemple de Bimba Manufacturing, un actionneur électrique peut coûter entre 150 $ et plus de 2 000 $, selon sa conception et son électronique.

• Les actionneurs électriques ne sont pas adaptés à tous les environnements, contrairement aux actionneurs pneumatiques, qui sont sûrs dans les zones dangereuses et inflammables

• Un moteur fonctionnant en continu surchauffera, ce qui augmentera l'usure du réducteur. De plus, le moteur peut être encombrant et engendrer des problèmes d'installation.

• Le moteur choisi fixe les limites de force, de poussée et de vitesse de l'actionneur à un réglage fixe. Si des valeurs différentes de force, de poussée et de vitesse sont souhaitées, le moteur doit être changé.