Choisir le bon actionneur : actionneurs électriques rotatifs vs linéaires expliqués

L'automatisation industrielle et de nombreux processus de fabrication reposent sur le mouvement. Les systèmes de mouvement déplacent les pièces dans et hors des machines, ils amènent les outils en contact avec les pièces à usiner, et ils actionnent les parties clés des machines de traitement.

Ce mouvement est fourni par des actionneurs. Ce sont des dispositifs qui, lorsqu'ils sont alimentés, se déplacent d'une manière particulière. Pour les ingénieurs et autres responsables des systèmes de contrôle de mouvement, il est important de comprendre les différents types d'actionneurs disponibles et quand chacun est approprié. L'utilisation de mauvais actionneurs électriques industriels dans une application entraînera des problèmes de contrôle de mouvement, des problèmes de fiabilité de l'équipement et des temps d'arrêt.

Les articles de blog précédents ont abordé des sujets tels que les utilisations appropriées des actionneurs pneumatiques et pourquoi les actionneurs électriques sont précis et répétables. Cet article clarifie les différences entre les actionneurs électriques rotatifs et linéaires.

Trajectoires de mouvement

Un actionneur linéaire fournit un mouvement d'aller-retour en ligne droite. Les paramètres de performance clés sont la distance parcourue, la vitesse et l'accélération. (D'autres incluent des facteurs tels que la capacité de charge.) Un point important sur les actionneurs électriques linéaires, qui cause parfois de la confusion, est que le mouvement est fourni par un moteur électrique, qui tourne. Ainsi, un actionneur électrique linéaire convertit le mouvement rotatif en mouvement linéaire.

En guise de note, il existe d'autres formes d'actionneur électrique linéaire qui n'utilisent pas de moteur électrique conventionnel. Ceux-ci incluent les actionneurs piézoélectriques et à bobine mobile ainsi que les moteurs à induction linéaire. Ceux-ci ont des plages de travail très courtes et sont hors du cadre de cette discussion.

Un actionneur rotatif fournit un mouvement sur un chemin circulaire autour d'un axe. La plupart des actionneurs rotatifs peuvent parcourir une distance illimitée, d'un seul degré ou même moins à de nombreuses révolutions. Les paramètres de performance clés sont la distance angulaire parcourue, le couple appliqué, la vitesse et l'accélération.

Examen approfondi des actionneurs électriques linéaires

La conversion de la rotation du moteur en mouvement linéaire s'effectue de deux manières. Soit le moteur entraîne une courroie montée sur une poulie à l'extrémité de l'arbre du moteur, soit le moteur est couplé directement à une vis de commande. (Dans les deux configurations, il n'est pas rare d'avoir un certain engrenage entre les deux.)

Dans les systèmes à vis de commande, un écrou est monté sur la vis. Lorsque le moteur tourne, l'écrou se déplace le long du filetage. Une plateforme ou un chariot est monté sur l'écrou et maintenu en place par des rails de guidage. Faire tourner le moteur déplace la plateforme le long de la vis.

Pour empêcher l'écrou de heurter l'extrémité de la vis, il y a des fins de course à chaque extrémité. Lorsqu'ils sont activés, ils coupent l'alimentation du moteur, ce qui empêche tout dommage.

Les petits actionneurs électriques linéaires à charge légère utilisent des moteurs 12 ou 24V DC. Les moteurs 120V AC sont également courants, mais de nombreux actionneurs électriques industriels utilisent une alimentation triphasée 230V ou 460V. De tels actionneurs peuvent supporter de lourdes charges et appliquer de fortes forces.

Une différence clé entre les actionneurs électriques linéaires et les cylindres pneumatiques est que les premiers peuvent s'arrêter avec précision à n'importe quel point de leur plage de mouvement. Les cylindres pneumatiques sont difficiles à arrêter avec précision entre les extrémités de leur course.

Le contrôle précis de la position est réalisé par le moteur, et il y a deux options. Un moteur pas à pas compte les impulsions pendant sa rotation. Chaque impulsion correspond à un mouvement angulaire que la vis de commande convertit en distance. Pour se déplacer vers une position spécifiée, le moteur reçoit l'ordre de déplacer un nombre d'impulsions.

L'alternative est d'utiliser un servomoteur où un codeur et un contrôleur suivent la position. Les servomoteurs sont plus chers que les pas à pas mais offrent un contrôle plus précis. Pour les applications nécessitant une haute précision, les actionneurs électriques industriels utilisent presque toujours un servomoteur.

Examen des actionneurs électriques rotatifs

Comme pour l'actionneur linéaire, le mouvement provient d'un moteur électrique. Ici cependant, la rotation de l'arbre est reprise par un train d'engrenages pour faire tourner une plateforme. Les rapports de démultiplication dictent le couple et la vitesse atteints, avec des niveaux élevés de chacun étant possibles.

Sur certains actionneurs rotatifs, le moteur est monté à l'intérieur du boîtier ou du support de plateforme ; d'autres l'ont à l'extérieur. Les moteurs peuvent être DC ou AC. Des actionneurs pas à pas et servomoteurs sont disponibles pour fournir le niveau de précision nécessaire. Contrairement aux actionneurs linéaires, il n'y a pas besoin de fins de course pour protéger le mécanisme lui-même. Cependant, l'application peut avoir besoin de fins de course pour prévenir le surdéplacement.

Applications des actionneurs électriques industriels linéaires et rotatifs

Les actionneurs linéaires sont utilisés pour fournir une translation d'un emplacement à un autre. Les actionneurs électriques linéaires ont l'avantage sur les pneumatiques de pouvoir s'arrêter à mi-chemin du mouvement. Cela en fait un bon choix pour les tâches de manutention et plus généralement pour déplacer des objets sur une courte distance en ligne droite.

Les actionneurs rotatifs sont utilisés dans des applications telles que les articulations de robots où ils fournissent un mouvement angulaire précis. L'actionnement de vannes et le mouvement de portes de convoyeurs sont d'autres exemples.

Lors de la sélection d'actionneurs électriques industriels, naviguer à travers les spécifications et options peut être déroutant. Les spécialistes de JH Foster peuvent vous aider.