Précision et répétabilité, Capacité, Longueur du trajet, Utilisation, Environnement ambiant, Synchronisation, Orientation, Tarifs.

Voici quelques conseils sur la façon de spécifier et de dimensionner correctement un actionneur entraîné par un moteur linéaire à l'aide du mnémonique ACTUATOR (abréviation de précision, capacité, longueur de déplacement, utilisation, environnement ambiant, synchronisation, orientation et taux) pour mémoriser tous les paramètres clés.

Choisir le bon actionneur pour une application donnée peut sembler une tâche facile. Cependant, la sélection d'un actionneur fiable implique bien plus de choses que ne le pensent certains ingénieurs et intégrateurs de systèmes. Les actionneurs peu performants résultent souvent d’erreurs de spécification de base.

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

1. Un système structurel capable de sécuriser avec précision tous les composants de l'actionneur dans un espace physique et de fournir un moyen de maintenir l'actionneur sur son lieu de travail.

2. Un convertisseur de mouvement rotatif-linéaire composé d'une transmission de composants individuels

3. Un élément d'usure linéaire pour guider avec précision le chariot en ligne droite avec un minimum de friction et une capacité de charge et une durée de vie maximales

4. Un chariot mobile qui maintient 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 ce qu’un actionneur doit fournir pour le mouvement, il risquera de surspécifier ou de payer trop cher pour le système. Cela est particulièrement vrai en cas de malentendu sur la différence entre précision et répétabilité. Dans la plupart des applications d'actionneurs, la répétabilité est plus importante que la précision absolue.

La répétabilité peut être unidirectionnelle ou bidirectionnelle, elle mesure donc la capacité d'un système à obtenir une position de commandement lorsqu'il est approché dans la même direction ou dans l'une ou l'autre direction. Les deux principales spécifications qui influencent la précision sont la course et le positionnement. Il est courant de spécifier la précision en unités de microns ou de millièmes de pouce.

Par exemple, imaginez un robot avec une pince placée au-dessus d'un actionneur linéaire. L'actionneur déplace le robot dans diverses positions afin que le préhenseur puisse saisir les caisses et les placer sur les palettes. Ce mouvement doit être reproductible et assez précis pour mettre le robot en position, bien qu'une précision extrême ne soit pas nécessaire. En règle générale, une répétabilité de positionnement à ± 50 µm est plus qu'acceptable dans la plupart des opérations de conditionnement de fin de ligne impliquant des actionneurs. Pour les applications nécessitant un positionnement plus précis, pensez à ajouter un encodeur linéaire.

2ème objectif de conception :

Capacité

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

• charge statique

• charge dynamique

• moment de flexion

• poussée

Quelle que soit la configuration, la construction interne d'un actionneur a un impact direct sur la capacité de charge. Certains fabricants conçoivent et construisent des actionneurs pour supporter des charges lourdes à des vitesses élevées, tandis que d'autres sont construits pour supporter des charges légères à des vitesses élevées. Connaître les détails de l'application est essentiel pour choisir la bonne conception. Astuce : lorsque vous comparez des actionneurs, faites attention aux unités de spécification mentionnées ci-dessus (unités SI, US ou impériales) pour faire une comparaison entre des pommes.

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

3ème objectif de conception :

Longueur du voyage

La course d'un actionneur, mesurée en millimètres ou en pouces, est la distance sur laquelle il doit déplacer un actionneur. Cependant, le mouvement total doit inclure une course de sécurité, également connue sous le nom de distance d'arrêt brutal à arrêt brutal. Distinguez soigneusement la différence entre la course et la longueur totale. Astuce : Lors de cette étape, définissez également l'enveloppe volumétrique ou encombrement total dans laquelle le système doit s'insérer.

4ème objectif de conception :

Usage

Le facteur d'utilisation (également appelé rapport cyclique) est généralement exprimé en cycles par minute. La durée de vie utile est le nombre d'heures, d'années, de cycles ou de distance linéaire que l'actionneur doit parcourir. En d’autres termes, cette spécification décrit la fréquence à laquelle l’actionneur fonctionnera et sa durée de vie. Tenez compte des détails de l'application (y compris le profil de mouvement, le temps de cycle et le temps de séjour) en plus des exigences de durée de vie. Renseignez-vous également auprès du fournisseur sur les calendriers de maintenance ; certains actionneurs ne nécessitent une relubrification qu'après 20 000 km, tandis que d'autres nécessitent un entretien plus fréquent.

5ème objectif de conception :

Environnement ambiant

Les conditions de travail entourant l'actionneur forment collectivement l'environnement ambiant :

• La température de fonctionnement a varié

• plage d'humidité relative

• type et quantité de particules contaminants

• présence de fluides ou de produits chimiques corrosifs

• exigences périodiques en matière de nettoyage ou de lavage

Gardez ces facteurs à l'esprit et notez que les environnements exigeants ou extrêmes peuvent nécessiter des joints et des soufflets spéciaux pour protéger les pièces mobiles de l'actionneur de l'humidité, de la poussière et d'autres contaminants. En cas de problème, demandez au fournisseur si ces produits sont disponibles.

6ème objectif de conception :

Timing

Les ingénieurs de conception, les intégrateurs de systèmes, les OEM et les utilisateurs finaux ignorent souvent les délais du projet lorsqu'ils spécifient un actionneur, surtout au début. Bien que d’autres spécifications de performances méritent une attention particulière, gardez à l’esprit les contraintes de temps et de budget. N'oubliez pas les délais globaux du projet, les demandes de devis, les prototypes et les calendriers de production, car les ignorer peut faire perdre du temps et des efforts plus tard. Il n'y a rien de pire que de trouver l'actionneur parfait et de se rendre compte ensuite qu'il ne correspond pas aux contraintes de temps et de budget du projet.

7ème objectif de conception :

Orientation

Le choix du bon actionneur dépend également de la manière dont il sera monté dans l'espace géométrique disponible. Cela détermine l’orientation de la charge et de la force. Le chariot sera-t-il face vers le haut ou face vers le bas dans une orientation horizontale ? Des orientations verticales et des placements inclinés sont également possibles en fonction de l'encombrement du système et de la géométrie de l'application. Chaque orientation influence les calculs de force qui expriment finalement la capacité de l'actionneur à supporter une charge donnée. Notez que les systèmes multi-axes nécessitent des supports et des plaques transversales spéciaux pour connecter de manière rigide les actionneurs et réduire le désalignement et les vibrations.

8ème objectif de conception :

Tarifs

Pour choisir le meilleur actionneur pour une application, déterminez son profil de mouvement cible. Cela inclut la vitesse de déplacement ainsi que les taux d’accélération et de décélération requis. Alors que certains actionneurs industriels peuvent supporter des charges élevées à des vitesses de déplacement allant jusqu'à 5 m/s, d'autres ont des capacités de vitesse et de charge limitées. Ici, adaptez correctement l’actionneur à la tâche à accomplir.