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 ou de l'air sous pression, ainsi que par de l'électricité. Voici une présentation des actionneurs linéaires courants, de leurs avantages et de leurs inconvénients.

Comment fonctionnent-ils ?

• Les actionneurs linéaires pneumatiques sont constitués d'un piston à l'intérieur d'un cylindre creux. La pression d'un compresseur externe ou d'une pompe manuelle déplace le piston à l'intérieur du cylindre. À mesure que la pression augmente, le cylindre se déplace le long de l’axe du piston, créant une force linéaire. Le piston revient à sa position d'origine soit par une force de rappel, soit par un fluide fourni de l'autre côté du piston.

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

• Un actionneur linéaire électrique convertit l'énergie électrique en couple. Un moteur électrique connecté mécaniquement fait tourner une vis mère. Un fil fileté ou un écrou à bille dont les filetages correspondants correspondent à ceux de la vis ne peut pas tourner avec la vis. Lorsque la vis tourne, l’écrou est entraîné le long du filetage. La direction dans laquelle l'écrou se déplace dépend du sens de rotation de la vis et ramène également l'actionneur à sa position d'origine.

【Actionneurs pneumatiques】

Avantages

• Les avantages des actionneurs pneumatiques proviennent de leur simplicité. La plupart des actionneurs pneumatiques en aluminium ont une pression nominale maximale de 150 psi avec des alésages allant de ? à 8 pouces, ce qui se traduit par environ 30 à 7 500 lb de force. Les actionneurs en acier ont une pression nominale maximale de 250 psi avec des tailles d'alésage allant de ? à 14 pouces, et ils génèrent des forces allant de 50 à 38 465 lbf.

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

• Les applications typiques des actionneurs pneumatiques impliquent des zones de températures extrêmes. Une plage de température typique est de -40°F à 250°F. En termes de sécurité et d'inspection, en utilisant de l'air, les actionneurs pneumatiques évitent 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 en raison de leur absence de moteurs.

• Ces dernières années, le secteur pneumatique a connu de nombreux progrès en matière de miniaturisation, de matériaux et d'intégration avec l'électronique et la surveillance conditionnelle. Le coût des actionneurs pneumatiques est faible par rapport aux autres actionneurs. Selon Bimba Manufacturing, par exemple, un actionneur pneumatique moyen coûte entre 50 et 150 dollars. Les actionneurs pneumatiques sont également légers, nécessitent un entretien minimal et disposent de composants durables qui font de la pneumatique une méthode de mouvement linéaire rentable.

Inconvénients

• Les pertes de pression et la compressibilité de l'air rendent la pneumatique moins efficace que les autres méthodes à mouvement linéaire. Les limitations du compresseur et du débit d'air signifient que les opérations à des pressions plus basses auront des forces plus faibles et des vitesses plus lentes. Un compresseur doit fonctionner en permanence à la pression de fonctionnement même si rien ne bouge.

• Pour être réellement efficaces, les actionneurs pneumatiques doivent être dimensionnés pour une tâche spécifique. Ils ne peuvent donc pas être utilisés pour d’autres applications. Un contrôle précis et efficace 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, entraînant des temps d'arrêt et des opérations 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 hp/lb supérieur à celui d'un moteur pneumatique.

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

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

Inconvénients

• Le système hydraulique perdra du liquide. Comme pour les actionneurs pneumatiques, la perte de fluide entraîne une diminution de l’efficacité. Cependant, les fuites de liquide hydraulique entraînent des problèmes de propreté et des dommages potentiels aux composants et zones environnants.

• Les actionneurs hydrauliques nécessitent de nombreuses pièces complémentaires, notamment un réservoir de fluide, des moteurs, des pompes, des soupapes de décharge et des échangeurs de chaleur, ainsi qu'un équipement de réduction du bruit. Cela donne lieu à des systèmes de mouvements linéaires volumineux et difficiles à adapter.

【Actionneurs électriques】

Avantages

• Les actionneurs électriques offrent un positionnement de contrôle de la plus haute précision. Un exemple de plage de précision est de +/- 0,000315 pouces et une répétabilité inférieure à 0,0000394 pouces. Leurs configurations sont évolutives pour n'importe quel objectif ou exigence de force, et sont silencieuses, fluides et répétables.

• 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

• Puisqu'il n'y a aucune fuite de fluides, les risques environnementaux sont éliminés.

Inconvénients

• Le coût unitaire initial d'un actionneur électrique est supérieur à 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 conviennent pas à tous les environnements, contrairement aux actionneurs pneumatiques, qui sont sans danger dans les zones dangereuses et inflammables.

• Un moteur fonctionnant en continu surchauffera, augmentant ainsi l'usure du réducteur. Le moteur peut également être gros et créer des problèmes d’installation.

• Le moteur choisi verrouille les limites de force, de poussée et de vitesse de l'actionneur sur un réglage fixe. Si un ensemble différent de valeurs pour la force, la poussée et la vitesse est souhaité, le moteur doit être changé.