Voici quelques questions que les ingénieurs et les concepteurs devraient poser avant de choisir des actionneurs linéaires.

Les concepteurs se préparent à choisir un actionneur linéaire pour un appareil ou une machine spécifique devraient avoir une liste de questions prêtes à demander aux fournisseurs et aux fabricants de ces appareils. Ces listes contiennent généralement des FAQ (questions fréquemment posées), et la plupart des entreprises qui vendent des actionneurs sont préparées pour eux. Mais ces fournisseurs, dans de nombreux cas, s'attendent à ce que les acheteurs potentiels posent à d'autres questions, peut-être plus de sondage et révélatrices: les soi-disant questions rarement posées (IFAQ).

Voici une paire de questions que les ingénieurs devraient poser lors de l'examen des actionneurs linéaires.

Q. J'ai besoin de vitesse et de précision sur une longue longueur. Quel type d'actionneur dois-je utiliser?

R. C'est une question intelligente à poser. De nombreux ingénieurs de conception surestiment à quel point les moteurs et actionneurs traditionnels sont précis sur les longs trajets. Ils croient à tort que si l'actionneur fonctionne bien pour les courtes pistes, cela fonctionnera aussi bien sur les longs. Bien que de nombreux types de systèmes linéaires répondent à deux des trois exigences que les ingénieurs souhaitent généralement (longues longueurs de voyage, grande vitesse et précision de positionnement élevée), les actionneurs de moteur linéaires sont les seuls à fournir les trois sans compromis. Ils sont souvent utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs, l'inspection de l'électronique grand public, les applications médicales et les sciences de la vie, les machines-outils, l'impression et les applications d'emballage.

Pour fournir un peu de fond, définissons les moteurs linéaires. Essentiellement, un moteur linéaire est un moteur rotatif qui a été déroulé et disposé à plat. Il permet au moteur un couple directement à la charge linéaire. En revanche, d'autres conceptions utilisent un moteur rotatif et le couplent par la mécanique, qui peut introduire des contrecoups, des pertes d'efficacité et d'autres inexactitudes. Les moteurs linéaires ont également tendance à avoir des vitesses maximales plus élevées par rapport aux vis à billes de la même longueur de voyage.

Trois principaux types de moteurs linéaires sont utilisés aujourd'hui. Le premier est Ironcore, qui a des bobines enroulées autour de dents en matériaux ferreuses et enveloppé de stratifié. Ces moteurs ont la force la plus élevée par taille et un bon transfert de chaleur, et sont généralement les moins chers. Cependant, le fer dans le moteur entraîne une augmentation du colging (couple en raison des interactions entre les aimants du moteur), ils sont donc souvent un peu moins précis que le deuxième type, les moteurs linéaires sans fer.

Comme son nom l'indique, les moteurs linéaires sans fer n'ont pas de fer à l'intérieur. Le forcer est essentiellement une plaque époxy dans laquelle des bobines de cuivre serrées ont été insérées. Il glisse entre deux rangées d'aimants face à face. (Ceci est également connu comme une voie magnétique en U-canal.) Une barre d'espaceur sur un côté des aimants les relie. Les principaux avantages des moteurs sans fer sont des forces attractives plus faibles et sans colmatage. Cela les rend plus précis que les moteurs Ironcore. Cependant, deux rangées d'aimants rendent les unités sans fer plus chères que les versions Ironcore. La gestion du transfert de chaleur peut également être difficile, il est donc important de comprendre tôt si une application particulière courera le risque de surchauffe. Les derniers moteurs sans fer disposent de bobines chevauchées qui fournissent plus de contact de surface pour la dissipation de la chaleur. Cette conception permet également au moteur une densité de force plus élevée.

Le troisième et dernier type sont des moteurs linéaires sans fente, qui sont essentiellement des hybrides des deux premiers types. Un moteur sans fente a une seule rangée d'aimants comme l'Ironcore, qui aide à maintenir son prix plus bas. Un backiron laminé assure un bon transfert de chaleur, ainsi que des forces attrayantes plus faibles et des moteurs Ironcore. Slotless Motors offre également l'avantage d'un profil de hauteur inférieur à Ironless en plus de leur prix inférieur. Pour les concepteurs qui hiérarchisent le maintien des composants dans leurs machines aussi petits que possible, chaque millimètre d'espace économisé peut être crucial.

Q. Comment puis-je savoir si un actionneur donné convient à une utilisation dans un environnement spécifique?

R. Trop souvent, les ingénieurs de conception choisissent les actionneurs isolément et ne considèrent pas où ils seront utilisés. Les actionneurs linéaires ont des pièces mobiles critiques qui ne fonctionnent que correctement dans des environnements pour lesquels ils ont été conçus et fabriqués. L'utilisation d'un actionneur linéaire inapproprié peut entraîner des problèmes allant du fonctionnement inapproprié à des dommages irréparables à l'actionneur lui-même. Pour les applications «sales», comme un outil de coupe qui jette les particules et la ferraille, l'actionneur nécessitera un scellement et un blindage pour le protéger des contaminants.

Du point de vue opposé, un actionneur sans protection appropriée peut introduire la contamination dans un environnement propre, compromettant l'application. L'usure normale entraînera des stades linéaires à générer des particules au fil du temps. Les salles blanches ou les environnements à vide sont souvent limités à l'utilisation d'équipements qui ne libèrent aucune particules, il est donc essentiel pour les actionneurs utilisés dans ces environnements qu'ils sont équipés de joints et de boucliers pour empêcher les particules d'entrer dans l'environnement. Certains dispositifs mécaniques qui fournissent un mouvement linéaire, comme dans le traitement des semi-conducteurs, ne déplacent que les microns à la fois, de sorte que même le moins de contamination peut compromettre et ruiner une application.

Les phoques et les boucliers protègent les composants critiques contre l'exposition à des environnements difficiles, permettant aux actionneurs linéaires de fonctionner tels qu'ils ont été conçus pour fonctionner. Pour les environnements propres, les sceaux et les boucliers protègent l'environnement de l'application contre les contaminants possibles créés par l'actionneur - pas l'actionneur lui-même. En plus des joints et des boucliers, les actionneurs linéaires personnalisés peuvent être conçus avec des ports de pression positifs qui purgent les contaminants à l'intérieur de l'unité, en gardant les performances et le cycle de vie au maximum.

Une variété de facteurs environnementaux doivent être pris en compte lors du choix des actionneurs linéaires. Il s'agit notamment des températures ambiantes, de la présence d'humidité, de l'exposition aux produits chimiques et aux gaz (autres que l'air de la pièce), le rayonnement, le niveau de pression d'air (pour les applications qui sont effectuées sous vide), la propreté et l'équipement à proximité. Par exemple, y a-t-il une pièce d'équipement à proximité qui pourrait transférer des vibrations qui affecteraient les performances du stade linéaire?

La note de protection (IP) d'une étape linéaire, qui est généralement fournie dans ses spécifications, indique si elle a la protection appropriée contre des environnements spécifiques. Les cotes IP sont des niveaux définis de l'efficacité des joints d'un enclos contre l'intrusion des corps étrangers (poussière et saleté) et divers niveaux d'humidité.

Les notes des enceintes prennent la forme de «ip-» suivie de deux chiffres. Le premier chiffre indique le degré de protection contre les pièces mobiles et les corps étrangers. Le deuxième chiffre identifie le niveau de protection contre l'exposition à différents niveaux d'humidité (des gouttes aux pulvérisations à la submersion totale).

Prendre le temps de vérifier la cote IP d'un actionneur au début du processus de sélection offre un moyen rapide et facile d'éliminer les unités impropre à l'environnement. Par exemple, un actionneur avec une note IP30 n'offre aucune protection contre l'humidité, mais il empêchera les objets de la taille d'un doigt. Si la protection de l'humidité est essentielle, recherchez un actionneur avec une note plus élevée, comme IP54, qui protège la poussière et les éclaboussures d'eau. Les actionneurs sans intrusion ni protection contre l'humidité, cependant, peuvent offrir des alternatives économiques pour les environnements où les contaminants ne sont pas une préoccupation.