Précision et répétabilité, capacité, longueur de déplacement, utilisation, environnement ambiant, synchronisation, orientation, débits.

Voici quelques conseils pour dimensionner correctement un actionneur à moteur linéaire en utilisant le mnémonique ACTUATOR (précision, capacité, course, utilisation, environnement ambiant, temporisation, orientation et vitesse) pour se souvenir de tous les paramètres clés.

Choisir le bon actionneur pour une application donnée peut sembler simple. Pourtant, la sélection d'un actionneur fiable est plus complexe que certains ingénieurs et intégrateurs de systèmes ne le pensent. Les performances médiocres des actionneurs résultent souvent d'erreurs de spécification élémentaires.

Pour obtenir un mouvement linéaire fiable et répétable, l'objectif est de répondre à des exigences spécifiques pour une configuration d'actionneur de haute qualité avec quatre sous-systèmes :

1. Un système structurel permettant de fixer avec précision tous les composants de l'actionneur dans un espace physique et de maintenir l'actionneur en place.

2. Un convertisseur de mouvement rotatif en mouvement linéaire constitué d'une chaîne cinématique composée de composants individuels

3. Un élément d'usure linéaire pour guider avec précision le chariot en ligne droite, minimisant le frottement et maximisant la capacité de charge et la durée de vie.

4. Un chariot mobile maintenant solidement la pièce à usiner, la pince, la caméra, l'optique ou toute autre charge utile

1er objectif de conception :

Précision et répétabilité

À moins qu'un ingénieur concepteur ne prenne le temps de définir les performances attendues d'un actionneur, il risque de le surdimensionner ou de le surpayer. Cela est d'autant plus vrai en cas de confusion entre précision et répétabilité. Dans la plupart des applications d'actionneurs, la répétabilité prime sur la précision absolue.

La répétabilité peut être unidirectionnelle ou bidirectionnelle ; elle mesure la capacité d'un système à atteindre une position de consigne, quelle que soit la direction d'approche. Les deux principales spécifications influençant la précision sont la course et le positionnement. La précision est généralement exprimée en microns ou en millièmes de pouce.

Par exemple, imaginez un robot équipé d'une pince montée sur un actionneur linéaire. L'actionneur positionne le robot de différentes manières afin que la pince puisse saisir des caisses et les déposer sur des palettes. Ce mouvement doit être répétable et suffisamment précis pour positionner le robot correctement, sans qu'une précision extrême soit nécessaire. En règle générale, une répétabilité de positionnement de ± 50 µm est largement suffisante pour la plupart des opérations de conditionnement en fin de ligne utilisant des actionneurs. Pour les applications exigeant un positionnement plus précis, envisagez l'ajout d'un codeur linéaire.

2e objectif de conception :

Capacité

Réfléchissez aux charges, aux moments et aux forces que l'actionneur devra supporter. Ceux-ci comprennent :

• charge statique

• charge dynamique

• moment de flexion

• poussée

Quelle que soit la configuration, la conception interne d'un actionneur influe directement sur sa capacité de charge. Certains fabricants conçoivent et fabriquent des actionneurs pour supporter des charges importantes à haute vitesse, tandis que d'autres sont conçus pour des charges légères à haute vitesse. Il est essentiel de bien connaître les spécificités de l'application pour choisir le modèle adapté. Conseil : lors de la comparaison d'actionneurs, tenez compte des unités de spécification mentionnées ci-dessus (SI, US ou impériales) afin d'effectuer une comparaison équitable.

Les actionneurs industriels présentent une rigidité élevée et supportent une capacité de charge maximale sur cinq des six degrés de liberté, tout en permettant un mouvement à faible friction sur le sixième axe.

3e objectif de conception :

Longueur du voyage

La course d'un actionneur, mesurée en millimètres ou en pouces, correspond à la distance de déplacement nécessaire. Toutefois, le déplacement total doit inclure une course de sécurité, également appelée distance entre butées. Il est important de bien distinguer la course de la longueur totale. Conseil : lors de cette étape, définissez également l'encombrement volumétrique ou l'empreinte totale du système.

4e objectif de conception :

Usage

Le facteur d'utilisation (ou cycle de service) est généralement exprimé en cycles par minute. La durée de vie utile correspond au nombre d'heures, d'années, de cycles ou de distance linéaire que l'actionneur est censé pouvoir effectuer. Autrement dit, cette spécification décrit la fréquence de fonctionnement de l'actionneur et sa durée de vie minimale. Outre les exigences de durée de vie, tenez compte des détails de l'application (notamment le profil de mouvement, le temps de cycle et le temps d'arrêt). Renseignez-vous également auprès du fournisseur sur les programmes de maintenance ; certains actionneurs nécessitent une lubrification tous les 20 000 km, tandis que d'autres requièrent un entretien plus fréquent.

5e objectif de conception :

Environnement ambiant

Les conditions de fonctionnement autour de l'actionneur constituent collectivement l'environnement ambiant :

• Plage de température de fonctionnement

• plage d'humidité relative

• type et quantité de particules contaminantes

• présence de fluides ou de produits chimiques corrosifs

• exigences de nettoyage ou de lavage périodiques

Tenez compte de ces facteurs et notez que les environnements exigeants ou extrêmes peuvent nécessiter des joints et des soufflets spéciaux pour protéger les pièces mobiles de l'actionneur contre l'humidité, la poussière et autres contaminants. Le cas échéant, demandez au fournisseur si ces éléments sont disponibles.

6e objectif de conception :

Timing

Les ingénieurs concepteurs, les intégrateurs de systèmes, les équipementiers et les utilisateurs finaux négligent souvent les délais du projet lors du choix d'un actionneur, surtout au début. Bien que d'autres spécifications de performance méritent une attention particulière, il est essentiel de tenir compte des contraintes de temps et de budget. N'oubliez pas les échéances globales du projet, les demandes de devis, les prototypes et les calendriers de production, car les ignorer peut entraîner des pertes de temps et d'efforts par la suite. Il n'y a rien de pire que de trouver l'actionneur idéal et de se rendre compte ensuite qu'il ne respecte pas les contraintes de temps et de budget du projet.

7e objectif de conception :

Orientation

Le choix de l'actionneur dépend également de son mode de montage dans l'espace géométrique disponible. Ce mode détermine l'orientation de la charge et de la force. Le chariot sera-t-il orienté vers le haut ou vers le bas en position horizontale ? Les orientations verticales et inclinées sont également possibles selon l'encombrement du système et la géométrie de l'application. Chaque orientation influe sur les calculs de force qui déterminent la capacité de l'actionneur à supporter une charge donnée. Notez que les systèmes multi-axes nécessitent des supports et des plaques transversales spécifiques pour fixer rigidement les actionneurs et réduire les défauts d'alignement et les vibrations.

8e objectif de conception :

Tarifs

Pour choisir l'actionneur le mieux adapté à une application, il convient de déterminer son profil de mouvement cible. Cela inclut la vitesse de déplacement ainsi que les taux d'accélération et de décélération requis. Si certains actionneurs industriels peuvent supporter des charges élevées à des vitesses de déplacement allant jusqu'à 5 m/s, d'autres présentent des capacités de vitesse et de charge limitées. Il est donc essentiel d'adapter correctement l'actionneur à la tâche à accomplir.