Les actionneurs linéaires, également appelés vérins électriques, sont des dispositifs mécaniques utilisés pour produire des mouvements linéaires. Ils se composent d’un moteur électrique et d’un mécanisme de transmission qui convertit la rotation du moteur en un mouvement linéaire. Les actionneurs linéaires sont utilisés dans de nombreuses applications, telles que la robotique, l’automatisation industrielle, les machines-outils, la médecine, les équipements de levage, et bien d’autres encore. Découvrons ensemble les différentes formes de construction des actionneurs linéaires, leurs caractéristiques et leurs applications.
Formes de construction des actionneurs linéaires
Les actionneurs linéaires sont disponibles sous plusieurs formes de construction. Chacune d’elles ont des caractéristiques spécifiques. Voici leurs trois principales formes et leurs spécificités détaillées :
- Actionneurs linéaires en ligne : Ce sont les plus couramment utilisés. Ils se composent d’un moteur électrique fixé à une extrémité et d’un mécanisme de transmission à l’autre extrémité. Le mécanisme de transmission peut être une vis à billes ou une vis trapézoïdale, selon les besoins. Ces actionneurs en ligne sont faciles à installer et peuvent être utilisés dans de nombreuses applications.
- Actionneurs linéaires à motorisation parallèle : Ceux-ci sont similaires aux actionneurs en ligne, à l’exception du mécanisme de transmission qui est parallèle au moteur. Ils sont généralement plus compacts que les actionneurs précédents et peuvent être utilisés dans des espaces restreints.
- Actionneurs linéaires à motorisation à 90° : Les actionneurs linéaires à motorisation à 90° sont conçus pour être montés à un angle de 90 degrés par rapport à la direction du mouvement linéaire. Ils sont souvent utilisés pour les applications où l’espace est limité et où une course de mouvement importante est nécessaire.
Caractéristiques les plus courantes
Les actionneurs linéaires ont des caractéristiques différentes en fonction des modèles. Voici quelques-unes des caractéristiques courantes des actionneurs linéaires :
- Forces : Les actionneurs linéaires sont capables de générer des forces de quelques Newtons à plusieurs milliers de Newtons, en fonction des modèles.
- Courses : Les courses peuvent varier de quelques millimètres à plusieurs mètres.
- Vitesses : Les vitesses dépendent de la charge et de la longueur de la course. Elles peuvent varier de quelques millimètres par seconde à plusieurs mètres par seconde.
- Alimentation : Les actionneurs linéaires peuvent être alimentés par des tensions continues allant de quelques volts à plusieurs dizaines de volts, ou par des tensions alternatives.
- Précision : Ces actionneurs peuvent offrir des niveaux de précision élevés suivant le modèle choisi. Ils peuvent être équipés de capteurs de position pour une précision accrue.
- Température de fonctionnement : Ils sont capables de fonctionner dans des environnements à haute température ou à basse température, suivant leur conception. Les actionneurs linéaires peuvent être équipés de matériaux et de revêtements spéciaux pour résister aux conditions environnementales difficiles.
- Bruit : Suivant leur conception, les actionneurs linéaires peuvent produire du bruit et de la charge de travail. Cependant, certaines formes d’actionneurs sont conçues pour réduire le bruit et les vibrations.
- Fiabilité : Ces appareils sont généralement fiables et peuvent fonctionner pendant des milliers d’heures sans interruption. Cependant, ils nécessitent un entretien régulier pour garantir leur durabilité.
Applications des actionneurs linéaires
Les actionneurs linéaires sont utilisés dans de nombreuses applications, notamment :
- Robotique : Utilisés pour produire des mouvements linéaires dans les bras robotiques et les mécanismes de préhension.
- Automatisation industrielle : On recourt souvent aux actionneurs linéaires pour automatiser les processus industriels, tels que la production, la manutention de matériaux ou encore l’assemblage.
- Machines-outils : Ils permettent de réaliser des mouvements linéaires dans les machines-outils, telles que les tours, les fraiseuses et les machines de découpe.
- Médecine : Les actionneurs linéaires sont utilisés dans les équipements médicaux, tels que les tables d’opération, les fauteuils dentaires et les scanners.
- Équipements de levage : Ils sont nécessaires aux équipements de levage, tels que les ascenseurs, les monte-charges et les treuils.
Fonctionnement de leur technologie :
La technologie des actionneurs linéaires repose sur la transformation de l’énergie électrique en énergie mécanique. A ne pas confondre avec les unités linéaires ! Cette transformation permet de générer un mouvement linéaire.
Leur fonctionnement se base sur l’entrainement d’un mécanisme de transmission par un moteur électrique pour convertir la rotation en mouvement linéaire. Ce mécanisme peut être une vis à billes ou une vis trapézoïdale, selon le modèle. La vis à billes est connue pour sa précision, mais elle est aussi plus coûteuse que la vis trapézoïdale qui, quant à elle, est moins précise mais plus économique.
Contrôle du moteur électrique
Le contrôle du moteur se fait à l’aide d’un variateur de fréquence qui permet de régler la vitesse et le sens de rotation. Les capteurs de position, tels que les codeurs, sont utilisés pour mesurer la position de l’actionneur et améliorer la précision du mouvement. Les codeurs sont des capteurs de position qui mesurent la rotation de l’arbre du moteur pour calculer la position de l’actionneur linéaire. Ils permettent également de détecter les erreurs de positionnement et les problèmes de fonctionnement.
Avantages et inconvénients des actionneurs linéaires :
Les actionneurs linéaires offrent plusieurs avantages par rapport aux actionneurs rotatifs, mais présentent également certains inconvénients.
L’un des principaux avantages des actionneurs linéaires est leur précision supérieure. Contrairement aux actionneurs rotatifs, qui ne peuvent se déplacer que sur un arc de cercle, les actionneurs linéaires peuvent effectuer des mouvements précis dans une direction linéaire. Cette précision supérieure les rend particulièrement adaptés à des applications telles que la robotique et l’automatisation industrielle, où des mouvements précis et répétitifs sont nécessaires.
En outre, les actionneurs linéaires offrent une meilleure répétabilité, ce qui signifie qu’ils peuvent effectuer les mêmes mouvements à plusieurs reprises avec une grande précision. Cela les rend utiles pour les applications où la constance des mouvements est importante, telles que les tests de résistance et les processus de fabrication.
Les actionneurs linéaires peuvent être en revanche plus coûteux que les actionneurs rotatifs. Cela s’explique en partie par le fait qu’ils sont plus complexes à fabriquer et qu’ils utilisent souvent des composants plus précis. De plus, ils peuvent être plus difficiles à installer en raison de leur nature linéaire, ce qui peut nécessiter des ajustements supplémentaires pour s’assurer qu’ils fonctionnent correctement.
Enfin, les actionneurs linéaires sont souvent plus lourds et plus encombrants que les actionneurs rotatifs. Cela peut être un inconvénient dans certaines applications où l’espace et le poids sont des facteurs importants, comme dans les applications aérospatiales ou de transport. Encore une fois cela peut varier selon le modèle choisi.
Pour résumer, bien que les actionneurs linéaires présentent des avantages importants en termes de précision et de répétabilité, ils ont également des inconvénients tels que leur coût, leur complexité d’installation et leur encombrement. Le choix entre un actionneur linéaire et un actionneur rotatif dépendra donc des besoins spécifiques de l’application.
Vous connaissez maintenant les grandes lignes des actionneurs linéaires. À vous désormais de choisir vos actionneurs en fonction de votre domaine d’application et de vos problèmes rencontrés.
