Un actionneur linéaire est un système structurel autoporteur capable de transformer un mouvement circulaire en mouvement linéaire. Ce mouvement est généré par un moteur qui transmet le mouvement (ou 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 ce qu'est un actionneur linéaire est essentiel pour appréhender ses diverses applications. Un actionneur linéaire contribue grandement à produire des mouvements tels que pousser, tirer, lever, abaisser ou incliner une charge.

En raison de la diversité des tâches qu'ils effectuent, il existe plusieurs types d'actionneurs linéaires. Comme on peut s'y attendre, tous les actionneurs linéaires n'ont pas exactement la même fonction. Pour mieux comprendre ce qu'est un actionneur linéaire et ses fonctionnalités, examinons quelques-unes de leurs applications courantes.

À quoi sert un actionneur linéaire ?

Tous les types d'actionneurs linéaires ne sont pas identiques, mais ils génèrent un mouvement linéaire similaire grâce à la puissance. D'un côté, les actionneurs linéaires déplacent des objets ou des éléments en ligne droite. De plus, ils effectuent ce mouvement avec précision et rapidité.

Un système d'entraînement linéaire convertit un mouvement rotatif en mouvement linéaire, générant un niveau d'efficacité impressionnant pour des tâches spécifiques et la production globale. Cependant, il est important de noter que différents types d'actionneurs linéaires au sein d'un système d'entraînement linéaire peuvent être plus adaptés aux besoins que d'autres.

Le choix optimal dépend de vos procédés spécifiques et des matériaux à déplacer. Comprendre les spécificités 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 à des systèmes robotiques cartésiens multiaxes. Ils sont également fréquemment utilisés comme composants intégrés de machines.

Les principaux secteurs :

De nombreux secteurs d'activité peuvent utiliser un actionneur linéaire électrique. Que vous soyez une petite entreprise ou que vous transportiez quotidiennement une quantité importante de matériaux, quel que soit votre domaine d'activité, il existe un actionneur linéaire adapté à vos besoins.

La liste ci-dessous n'est donc en aucun cas exhaustive, mais présente simplement quelques exemples parmi les plus courants. On comprend aisément pourquoi ces secteurs bénéficient d'un mouvement linéaire contrôlé et précis.

1. automatisation industrielle
2. servomoteurs et systèmes pick-and-place dans les processus de production
3. assemblage
4. emballage et palettisation

 

En effet, il suffit de penser à des applications telles que

1. machines de découpe laser ou plasma
2. le chargement et le déchargement des pièces usinées
3. alimenter les centres d'usinage d'une ligne de production
4. ou déplacer un robot anthropomorphe industriel le long d'un axe externe supplémentaire afin d'élargir son rayon d'action

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

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

Comment choisir le bon actionneur ? Quelles variables un concepteur industriel doit-il prendre en compte pour concevoir une nouvelle application ?

Lorsqu'on parle de solutions de mouvement linéaire, il est important d'aborder le problème sous l'angle approprié, notamment l'application concernée. C'est toujours la première étape pour choisir le type d'actionneur linéaire dont vous avez besoin.

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

En considérant attentivement ces facteurs, vous serez mieux équipé pour identifier non seulement le type d’actionneur linéaire de précision dont vous avez besoin, mais également les spécifications spécifiques qui garantiront des performances optimales dans votre application.

Ce processus de sélection minutieux garantit que l’actionneur linéaire de précision que vous avez choisi répondra à vos besoins uniques avec le plus haut niveau de précision et de fiabilité.

Il est donc utile de commencer par considérer la dynamique, la longueur de course et la précision requises. Examinons-les en détail.

Haute dynamique

Dans de nombreux domaines du design industriel, les exigences des concepteurs portent souvent sur la rapidité. Elles incluent généralement la réduction des temps de cycle. L'industrie de l'emballage en est un bon exemple. En effet, plus l'emballage est précis et rapide, plus les colis sont expédiés rapidement.

Il n’est donc pas surprenant que la dynamique élevée soit généralement le point de départ lors de la définition d’une solution.

Les transmissions par courroie sont souvent la solution idéale lorsqu'il s'agit d'une dynamique élevée, étant donné que :

1. ils permettent des accélérations jusqu'à 50 m/s2 et des vitesses jusqu'à 5 m/s sur des courses allant jusqu'à 10-12 m
2. un portail XYZ avec des axes entraînés par courroie est capable de manipuler des charges allant de très petites 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 qu'une dynamique élevée soit requise sur des courses supérieures à 10-12 m. Dans ce cas, les actionneurs à crémaillère constituent généralement une excellente solution. En effet, ces actionneurs linéaires permettent des accélérations allant jusqu'à 10 m/s² et des vitesses allant jusqu'à 3,5 m/s. Et tout cela sur des courses potentiellement infinies.

Les modèles d'actionneurs à crémaillère et pignon mettent en œuvre le concept de roue et d'essieu. Plus précisément, une roue en rotation déplace 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 de gérer des courses aussi longues.

Bien qu'un actionneur à vis soit un outil extrêmement courant, il permet de faire tourner la vis pour la faire avancer. Cependant, sa vitesse est limitée selon le scénario.

Coups longs

Les systèmes créés par des actionneurs linéaires dans les configurations XYZ typiques de la robotique cartésienne présentent souvent de longues courses. Ce phénomène est fréquent dans des applications telles que les centres d'usinage de type pick-and-place et d'alimentation. En raison de ces longues lignes de production, les courses peuvent souvent atteindre des dizaines de mètres.

De plus, dans de nombreux cas, ces longues courses – impliquant généralement l'axe Y – sont utilisées pour la manutention de charges extrêmement lourdes. Dans certains cas, ces charges peuvent peser des centaines de kilos. De plus, de nombreux axes Z verticaux fonctionnent indépendamment sur ces longues courses.

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

1. Grâce à la rigidité du système pignon-crémaillère, ils peuvent fonctionner sur des courses potentiellement illimitées, tout en conservant rigidité, précision et efficacité.
2. À l'intérieur du variateur, les actionneurs à crémaillère en acier trempé par induction sont dotés de dents inclinées. Ces dents coulissent sur des rails à billes ou des rails prismatiques.
3. La possibilité d'installer plusieurs chariots, chacun avec son propre moteur, permet de disposer de nombreux axes Z verticaux 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 (en cas de courses longues) par leur vitesse critique.

Répétabilité du positionnement

Il arrive, en revanche, que le concepteur recherche une précision maximale. C'est notamment le cas pour des applications telles que l'assemblage de microcomposants ou certaines applications médicales. Dans ces cas, un seul choix s'offre à lui : les axes linéaires à vis à billes.

Les actionneurs linéaires à vis offrent les meilleures performances de ce point de vue. Cela s'explique en grande partie par leur répétabilité de positionnement pouvant atteindre ±5 μ. Ces performances ne peuvent être égalées ni par les actionneurs à courroie ni par les actionneurs à vis. Les actionneurs linéaires à courroie et à vis atteignent une répétabilité de positionnement maximale de ±0,05 mm.