En ce qui concerne les actionneurs linéaires, les dispositifs électromécaniques deviennent l'option de choix par rapport à leurs cousins ​​pneumatiques en raison de leur vitesse, de leur précision et de leur taille.

Ces dernières années, les demandes des chefs d'usine et d'entreprise se sont multipliées pour utiliser davantage d'actionneurs électriques à tige et moins d'actionneurs pneumatiques dans les équipements d'automatisation d'usine. Plusieurs facteurs expliquent cette conversion, mais les plus importants incluent les besoins croissants de :

• Améliorez les performances de la machine avec des actionneurs électromécaniques capables d’une plus grande précision.
• Réduisez la taille des équipements grâce à des actionneurs électromécaniques qui ne nécessitent qu'environ un quart de l'espace pour fournir la même poussée que les actionneurs pneumatiques.
• Utilisez l'énergie plus efficacement, car les actionneurs électromécaniques n'ont pas besoin de compresseurs d'air fonctionnant 24h/24 et 7j/7 pour maintenir la pression.
• Réduisez la maintenance et le coût total de possession, car les actionneurs électromécaniques utilisent moins de composants, ne nécessitent pas de compresseurs et ne subissent pas de fuites d'air.

Une fois la décision prise de remplacer les actionneurs pneumatiques par des types électromécaniques, l'étape suivante consiste à sélectionner les actionneurs électromécaniques appropriés parmi les nombreuses marques. Bien que les spécifications fondamentales de poussée puissent être similaires, des différences significatives existent dans les domaines des performances du cycle de vie, de la maintenabilité et de la résistance à l'environnement.

D'une manière générale, plus le diamètre de la vis à billes est grand, plus le potentiel de poussée est élevé. Cependant, pour y parvenir, il faut un accouplement approprié de la butée et de tous les points de fixation, y compris le tube d'extension, l'écrou à bille intérieur, le boîtier de roulement et le boîtier d'essuie-glace. Sinon, toute augmentation de la poussée se ferait au détriment de la durée de vie du système. Un composant trop faible pour supporter sa charge s’usera beaucoup plus rapidement, voire s’endommagera.

Vous pourriez avoir deux actionneurs, chacun équipé d'une vis à billes de 16 mm et fournissant 750 N de poussée, et l'un, par exemple, aurait une durée de vie de 2 000 km, tandis que l'autre aurait une durée de vie de 8 000 km. La différence réside dans la façon dont la vis à billes et les autres composants sont accouplés les uns aux autres.

De plus, en raison des diamètres plus grands des vis à billes, en corrélation avec le coût et l'encombrement, un accouplement correct de la vis à billes et des autres composants réduit les deux. Pour répondre à une exigence d'application de 3 200 N de force, un fournisseur peut utiliser une vis à billes de 20 mm de diamètre, tandis qu'un autre fournisseur, dont les composants sont correctement couplés, peut obtenir la même poussée avec une vis de 12 mm de diamètre. Ainsi, cette dernière vis à billes peut être réduite sans sacrifier les performances.

L'accouplement correct des vis à billes avec d'autres composants affecte considérablement la durée de vie de l'actionneur et, lorsqu'ils sont combinés avec la conception du support, les deux facteurs ont le plus grand impact sur la précision et la capacité de charge. Un autre objectif de la conception des actionneurs est de réduire le jeu libre radial et latéral. Les facteurs affectant cela sont le diamètre du corps porteur, la surface de contact et l'utilisation de pieds de support. Un corps porteur plus grand, par exemple, supporte des charges radiales externes plus importantes en maximisant la surface de contact dans les situations de charge latérale. La possibilité de charger latéralement les actionneurs électriques élève les performances, la précision et la compacité à un niveau impossible à atteindre avec les actionneurs pneumatiques ou hydrauliques.

Bien que maximiser les surfaces améliore la capacité de charge radiale et latérale, cela n’aide pas nécessairement à la stabilité. Ce problème est souvent résolu en verrouillant les pieds surélevés dans des canaux rainurés (trois dans l'image ci-dessus). Ces pieds de support réduisent les vibrations, qui peuvent ajouter du bruit et contribuer à l'usure. La plupart des conceptions utilisent une ou deux de ces crêtes, supprimant ainsi un certain jeu, mais cela peut générer des clics à mesure que le système commence à s'user avec le temps. Cependant, l’utilisation de quatre pieds au lieu de deux réduit l’usure et le bruit, offrant ainsi une protection anti-rotation plus efficace et plus durable. De plus, les pieds supplémentaires garantissent un mouvement de retour sans adhérence, réduisant ainsi le jeu dû à l'usure.

De plus, la courbure de ces pieds porteurs vers l'extérieur crée une précharge radiale, ce qui réduit le jeu dans le tube de poussée. Il centre également le corps du support et l'écrou à bille, éliminant ainsi le besoin de caler le support sur l'extrusion et compensant l'usure au cours de la durée de vie du dispositif. Garder tout aligné réduit le nombre de fois où l'actionneur doit être calibré pour un couple de ralenti constant.

Des tolérances étroites sont essentielles pour réduire l’usure et le bruit. Mais s’il n’y a aucun entrefer, la pression augmente lorsque les actionneurs fonctionnent à des vitesses élevées. Cela provoque une surchauffe, contribuant à des problèmes de lubrification et à d’autres problèmes de durabilité. Pour résoudre ce problème, placez deux des éléments clés mâles des pieds du support plus bas que les deux autres : c'est l'approche adoptée par Thomson avec bon nombre de ses actionneurs. Cela crée juste assez d’espace pour empêcher la pression de s’accumuler. Comme le montre l'image ci-dessus, deux des éléments clés mâles situés orthogonalement sur les jambes du support sont plus bas que les deux autres.

Maintenabilité

La facilité de maintenance affecte les performances du cycle de vie et contribue aux gains de productivité. Les actionneurs électromécaniques diffèrent par leur lubrification et la manipulation du moteur. La plupart des actionneurs se rétractent pour exposer partiellement les pièces de 60 à 70 % pour la lubrification. Les techniciens retirent les capuchons, localisent les pièces qui nécessitent une lubrification, ajoutent de la graisse et devront peut-être répéter ce processus.

Une meilleure approche, cependant, consiste à étendre ou rétracter complètement le tube, révélant ainsi tous les composants pour une exposition maximale. Cela permet aux entreprises d'utiliser la lubrification automatisée. De plus, l’utilisation d’un graisseur éliminerait le besoin de retirer le capuchon, simplifiant encore davantage la maintenance.

La maintenance peut également être accélérée si vous éliminez le temps nécessaire pour accoupler le moteur à l'actionneur mécanique. Traditionnellement, le montage du moteur dans une configuration parallèle prend 20 à 25 minutes. Une fois le moteur monté, un technicien doit utiliser divers outils pour l'ajuster afin d'obtenir une tension et un alignement corrects de la courroie. Cela nécessite au moins 12 étapes.

Cependant, si l'actionneur est livré avec une solution parallèle pré-assemblée, la courroie peut être pré-tendue pendant l'assemblage, éliminant ainsi le besoin de réglages de tension en plusieurs étapes : le moteur peut être boulonné et utilisable en seulement trois étapes. Pour le montage en ligne, les avantages d'une solution pré-assemblée sont similaires, bien que moins spectaculaires.

De plus, l’utilisation de roulements à montage chevauchant élimine le risque de désalignement. Il protège également l'arbre du moteur des charges radiales, ce qui réduit le bruit et prolonge encore la durée de vie de l'actionneur.

Résistance environnementale

Les actionneurs électromécaniques se distinguent par leur capacité à résister à des conditions difficiles, à l'environnement et aux fréquents lavages à haute pression. Cela dépend du profil extérieur, du choix des matériaux et des méthodes d'étanchéité.

Les profilés à surfaces lisses sont plus propres que les surfaces rainurées car ils n'accumulent pas de poussière ni de liquides. Ainsi, ils sont plus adaptés aux environnements difficiles où des lavages fréquents sont nécessaires. Il pourrait cependant y avoir un inconvénient à avoir un extérieur élégant. En cas d'utilisation dans des applications nécessitant des fixations de capteur, un module complémentaire en plastique supplémentaire peut être nécessaire pour fixer le capteur.

La résistance à l'environnement dépend également de la composition du matériau du tube d'extension. La plupart des systèmes utilisent de l'acier chromé, mais l'acier inoxydable est un bien meilleur choix pour les environnements difficiles.

Un indicateur clé de la résistance à l’environnement est le code de protection contre la pénétration (IP). Un indice IP de 65, par exemple, signifie que l'appareil est étanche à la poussière et protégé contre les jets d'eau à basse pression provenant de toutes les directions, comme cela peut être le cas dans une opération de lavage dans l'industrie agroalimentaire. Seuls quelques actionneurs électriques répondent à cette norme, mais dans les environnements corrosifs, c'est critique. Un indice IP de 54 offre une certaine protection contre les projections d'eau et une protection inférieure à 100 % contre la poussière, ce qui le rend acceptable pour certaines applications de lavage, mais pas si la pression est impliquée. Un indice IP de 40, courant parmi les actionneurs linéaires, implique qu'il n'y a aucune protection contre la poussière ou les liquides.

Des indices IP plus élevés dépendent principalement de l’utilisation de meilleurs joints. Thomson, par exemple, scelle chaque compartiment, y compris les supports de moteur, de ses actionneurs électromécaniques. Tous les joints doivent également être scellés et s'étendre jusqu'au moteur plutôt que de s'arrêter au niveau de la plaque de montage.

La nouvelle génération de contrôle de mouvement

À mesure que les exigences du marché augmentent en termes de productivité, de temps de changement plus courts, de fiabilité accrue, de plus grandes économies d'énergie et de coûts de maintenance et d'exploitation réduits, de plus en plus de concepteurs et d'utilisateurs finaux se tournent vers les actionneurs électromécaniques plutôt que pneumatiques. Pour les machines nécessitant un contrôle de mouvement sophistiqué, les actionneurs électromécaniques constituent pratiquement la seule alternative. Mais même pour de simples tâches de mouvement linéaire, les concepteurs et les utilisateurs de contrôle de mouvement se tournent vers l'actionnement électrique en raison d'une maintenance moindre et/ou plus facile, d'économies d'énergie accrues et d'un fonctionnement plus propre.

Des avantages encore plus importants sont possibles en comparant soigneusement les différentes marques d'actionneurs électriques. Interprétez toujours la « capacité de charge » dans le contexte de la durée de vie déclarée du système et des exigences d'espace. Il existe de réels compromis dans ces domaines. La conception du transporteur affecte la précision ainsi que les capacités de charge latérale et rotative. Portez donc une attention particulière à la façon dont le transporteur est fixé dans le canal, ainsi qu'à la forme et à la taille de tout mécanisme de guidage.

Des mécanismes et des pièces améliorés tels que des pieds de support et des conceptions de pieds, qui peuvent être courbés pour une meilleure préhension, amélioreront la précision et l'usure. Et le profil extérieur approprié, les choix de matériaux et la stratégie d’étanchéité sont des facteurs clés pour la résistance à l’environnement. Des profils plus lisses, des matériaux en acier inoxydable et des indices IP plus élevés ont tendance à offrir la meilleure protection.