Un actionneur linéaire est un système structurel autoportant capable de transformer un mouvement circulaire en un mouvement linéaire. Ce mouvement est généré par un moteur et transmet la force le long d'un axe. De ce fait, les actionneurs linéaires fonctionnent différemment des moteurs électriques classiques, qui fonctionnent selon un mouvement circulaire.

Comprendre le principe d'un actionneur linéaire est essentiel pour appréhender ses diverses applications. Un actionneur linéaire permet notamment de réaliser des mouvements tels que pousser, tirer, lever, abaisser ou incliner une charge.

Du fait de la diversité des tâches qu'ils accomplissent, il existe plusieurs types d'actionneurs linéaires. Comme vous pouvez l'imaginer, tous les actionneurs linéaires n'ont pas exactement la même fonction. Pour mieux comprendre ce qu'est un actionneur linéaire et son fonctionnement, examinons quelques-unes de ses applications courantes.

À quoi sert un actionneur linéaire ?

Les actionneurs linéaires ne sont pas tous identiques, mais ils génèrent un mouvement linéaire similaire grâce à la puissance. Ils déplacent des objets en ligne droite, et surtout, ils effectuent ce mouvement avec précision et rapidité.

Un système d'entraînement linéaire convertit un mouvement rotatif en mouvement linéaire, offrant ainsi une efficacité remarquable pour des tâches spécifiques et pour la production globale. Il est toutefois important de noter que certains types d'actionneurs linéaires au sein d'un même système peuvent être plus adaptés à certains besoins que d'autres.

Le choix optimal dépend de vos procédés spécifiques et des matériaux à déplacer. Comprendre les subtilités des exigences de votre système d'entraînement linéaire est essentiel pour sélectionner l'actionneur le plus adapté à votre application.

L'utilisation la plus courante des actionneurs linéaires de précision consiste à les combiner avec des systèmes robotiques cartésiens multiaxes. Ils sont également fréquemment utilisés comme composants intégrés de machines.

Les principaux secteurs :

De nombreux secteurs industriels peuvent tirer profit des actionneurs linéaires électriques. Que vous ayez une petite production ou que vous déplaciez quotidiennement d'importantes quantités de matériaux, il existe un actionneur linéaire parfaitement adapté à vos besoins.

La liste ci-dessous n'est donc pas exhaustive et ne présente que quelques exemples parmi les plus courants. On comprend aisément pourquoi ces secteurs tirent profit d'un mouvement linéaire contrôlé et précis.

1. Automatisation industrielle
2. Servomoteurs et systèmes de prélèvement et de placement dans les processus de production
3. assemblage
4. Emballage et palettisation

 

En effet, pensez à des applications telles que

1. Machines de découpe laser ou plasma
2. Le chargement et le déchargement des pièces usinées
3. Alimentation des centres d'usinage dans une ligne de production
4. ou déplacer un robot anthropomorphe industriel le long d'un axe externe supplémentaire afin d'étendre son champ d'action

Toutes ces applications utilisent un ou plusieurs actionneurs linéaires. Le type d'actionneur linéaire choisi dépend de divers facteurs, tels que la précision, la capacité de charge et la vitesse. En général, c'est le type de transmission du mouvement qui fait toute la différence.

Il existe trois principaux types de transmission de mouvement :courroie / crémaillère et pignon / vis.

Comment s'assurer de choisir le bon actionneur ? Quelles variables un concepteur industriel doit-il prendre en compte lorsqu'il aborde une nouvelle application ?

Lorsqu'il s'agit de solutions de mouvement linéaire, l'essentiel est d'aborder le problème sous le bon angle, c'est-à-dire en fonction de l'application visée. Ce critère est primordial pour déterminer le type d'actionneur linéaire nécessaire.

Lors du choix d'un actionneur linéaire de précision, il est essentiel de définir clairement vos attentes en termes de résultats et de performances. Cette analyse détaillée vous permettra d'adapter votre actionneur linéaire de précision à vos besoins spécifiques.

En prenant en compte ces facteurs de manière approfondie, vous serez mieux à même d'identifier non seulement le type d'actionneur linéaire de précision dont vous avez besoin, mais aussi les spécifications précises qui garantiront des performances optimales dans votre application.

Ce processus de sélection rigoureux garantit que l'actionneur linéaire de précision que vous aurez choisi répondra à vos besoins spécifiques avec le plus haut niveau de précision et de fiabilité.

Il convient donc de commencer par examiner la dynamique, la longueur de course et la précision requises. Examinons ces points en détail.

Haute dynamique

Dans de nombreux domaines du design industriel, la rapidité est une priorité pour les concepteurs. Il s'agit généralement de réduire les temps de cycle. L'industrie de l'emballage en est un bon exemple : plus l'emballage est précis et rapide, plus les colis sont expédiés rapidement.

Il n'est donc pas surprenant que les dynamiques élevées constituent généralement le point de départ de la définition d'une solution.

Les transmissions par courroie constituent souvent la solution idéale en matière de dynamique élevée, étant donné que :

1. Elles permettent des accélérations jusqu'à 50 m/s² et des vitesses jusqu'à 5 m/s sur des courses de 10 à 12 m.
2. Un portique XYZ à axes entraînés par courroie est capable de supporter des charges allant de très faibles à environ 200 kg.
3. Selon le type de lubrification, ces systèmes peuvent offrir des intervalles de maintenance particulièrement longs, assurant ainsi la continuité de la production.

Il arrive que des dynamiques élevées soient requises sur des courses supérieures à 10-12 m. Dans ces cas, les actionneurs à crémaillère constituent généralement une excellente solution. En effet, ces actionneurs linéaires permettent des accélérations jusqu'à 10 m/s² et des vitesses jusqu'à 3,5 m/s, et ce, sur des courses potentiellement infinies.

Les actionneurs à crémaillère et pignon mettent en œuvre le principe d'une roue et d'un essieu. Concrètement, une roue en rotation actionne un câble, une chaîne ou une courroie pour produire un mouvement linéaire.

Le choix d'un autre type d'actionneur ne garantirait pas les mêmes résultats. Un système à vis, par exemple, certes beaucoup plus précis, serait certainement trop lent. Avec un tel actionneur, il serait impossible d'effectuer des courses aussi longues.

Bien qu'un actionneur à vis soit un outil extrêmement courant, il fonctionne en faisant tourner la vis pour la faire avancer. Cependant, sa vitesse est limitée selon les conditions d'utilisation.

Longs coups

Les systèmes constitués d'actionneurs linéaires, dans les configurations XYZ typiques de la robotique cartésienne, présentent souvent de longues courses. C'est notamment le cas pour les applications de prélèvement et de placement, ainsi que pour l'alimentation des centres d'usinage. Du fait de ces longues lignes de production, les courses peuvent atteindre plusieurs dizaines de mètres.

De plus, dans de nombreux cas, ces longues courses – généralement celles de l'axe Y – doivent supporter des charges considérables, pouvant atteindre plusieurs centaines de kilos. Par ailleurs, plusieurs axes verticaux Z fonctionnent indépendamment lors de ces longues courses.

Dans ce type d'applications, le meilleur choix pour l'axe Y est un actionneur à crémaillère. Ceci s'explique par plusieurs facteurs, notamment :

1. Grâce à la rigidité du système à crémaillère, ils peuvent fonctionner sur des courses potentiellement illimitées. Parallèlement, ils conservent leur rigidité, leur précision et leur efficacité.
2. À l'intérieur du mécanisme d'entraînement, les actionneurs à crémaillères en acier trempé par induction possèdent des dents inclinées. Ces dents coulissent le long de rails à billes à recirculation ou de rails prismatiques.
3. L'option d'installer plusieurs chariots, chacun avec son propre moteur, permet de nombreux axes verticaux Z indépendants.

Un système à courroie est idéal pour des courses allant jusqu'à 10-12 m. Cependant, les actionneurs à vis à billes sont limités (dans le cas de longues courses) par leur vitesse critique.

Répétabilité du positionnement

Il arrive cependant que le concepteur recherche une précision maximale. C'est le cas, par exemple, pour l'assemblage de microcomposants ou certaines applications médicales. Dans ces situations, une seule solution s'impose : les axes linéaires à vis à billes.

De ce point de vue, les actionneurs linéaires à vis offrent les meilleures performances. Ceci s'explique principalement par leur répétabilité de positionnement, qui atteint ±5 μm. Cette performance est inégalée par les actionneurs à courroie et à vis. Ces deux types d'actionneurs linéaires présentent une répétabilité de positionnement maximale de ±0,05 mm.