Article d'expert - Actionneurs électriques

Par Thomas Greif, senior technical support engineer mechatronics & network, SMC Italia

Imaginez que vous venez d'identifier un actionneur électrique comme votre moyen préféré pour faciliter le mouvement d'une machine particulière. Génial, n'est-ce pas ? Eh bien, oui, mais vous pourriez alors être confronté à trop de questions, trop d'options pour choisir la solution électrique optimale. Dans cet article, et sur la base de nos conversations et du soutien que nous apportons à nos clients, je souhaite approfondir ces questions initiales qui pourraient aider à éclaircir le sujet.

L'actionneur électrique facile à utiliser de SMC, série EQ : tout simplement facile

Entraînement par courroie ou vis à billes ?

Le choix entre un actionneur électrique à courroie ou à vis à billes est une considération primordiale. Ce choix dépend principalement de l'application spécifique et des exigences du système. À moins que la machine ne nécessite une course exceptionnellement longue, la plupart des applications de contrôle de mouvement de précision tirent parti d'un actionneur à vis à billes. Ces actionneurs atteignent une répétabilité de ±0,01 mm, tandis que les modèles à courroie n'atteignent que ±0,08 mm.

Une autre raison est la sécurité. Les actionneurs électriques à vis à billes bénéficient de la connexion mécanique d'une vis à écrou à billes. D'un point de vue technique, cette conception présente un concept beaucoup plus robuste et donc plus sûr, en particulier dans les applications verticales. Les actionneurs à courroie nécessitent un composant de sécurité supplémentaire qui empêche le mouvement de la charge verticale, en particulier en cas d'endommagement de la courroie.

Je sais ce que vous pensez : les entraînements à vis à billes ne sont-ils pas plus lents ? Techniquement, oui, leur vitesse maximale est effectivement inférieure à celle des entraînements à courroie. Cependant, dans un mouvement composé d'au moins trois phases (accélération, mouvement à vitesse constante et décélération), il n'est pas toujours possible pour un actionneur à entraînement par courroie d'atteindre sa vitesse maximale. Certains seront peut-être surpris d'apprendre que le temps de positionnement global d'un actionneur électrique à vis à billes est souvent égal, voire parfois inférieur, à celui d'un actionneur à entraînement par courroie, en particulier dans les applications à course courte jusqu'à 800 mm.

Les applications à forte charge constituent un défi supplémentaire, car l'usure de la courroie nécessite des contrôles et des réglages périodiques. Au cours de cette opération, votre courroie risque de s'étirer et, dans les applications nécessitant un positionnement précis, vous devrez revérifier et éventuellement ajuster toutes vos positions enregistrées. En revanche, un actionneur électrique équipé d'un entraînement à vis à billes ne nécessite aucun entretien.

Coup contre vitesse

Un autre problème bien connu de tout fournisseur expérimenté d'actionneurs électriques est que l'augmentation de la course d'un actionneur électrique à vis à billes réduit sa vitesse maximale, un effet causé par les limites de construction.

Ici, deux facteurs principaux sont importants : la vitesse de rotation et la longueur non soutenue de la vis. Si nous augmentons la course au-delà d'une certaine valeur, nous devons réduire la vitesse de rotation de la vis afin d'éviter toute résonance, ce qui réduit la vitesse linéaire de l'actionneur.

Actionneur électrique SMC, type à grande course, entraînement par courroie – Série LET-X11

Afin de répondre aux exigences de performance, il est nécessaire d'utiliser différents pas de vis pour les actionneurs à vis à billes. Et lorsque l'augmentation du pas n'est plus suffisante, vous aurez besoin d'un modèle d'actionneur avec des supports intermédiaires qui réduisent la distance entre l'écrou et le roulement afin d'éviter la résonance.

Moteur pas à pas ou servomoteur ?

Un autre dilemme courant concerne le moteur. Quel est le meilleur choix : un moteur pas à pas ou un servomoteur à courant alternatif ? Là encore, le savoir-faire et l'expertise des fournisseurs suggèrent que le choix du moteur n'est pas toujours simple, car des spécifications particulières, des préférences personnelles et le coût entrent tous en ligne de compte.

Le couple est souvent un facteur déterminant dans le dimensionnement des moteurs. Il ne s'agit pas seulement du couple nominal, mais aussi du couple lié à la vitesse de rotation du moteur. Alors que les servomoteurs à courant alternatif sont capables de fournir le couple nominal sur toute la plage de vitesse nominale, par exemple 3 000 tr/min, les moteurs pas à pas fournissent le couple maximal à une vitesse très réduite. L'augmentation de la vitesse entraîne une diminution significative du couple.

En résumé, un actionneur électrique équipé d'un moteur pas à pas est capable d'effectuer efficacement des tâches à faible vitesse. Cependant, un servomoteur à courant alternatif est préférable si un plus grand dynamisme est nécessaire.

Remplacement

L'expérience et les connaissances sont tout aussi importantes dans les applications après-vente. Nous rencontrons par exemple de nombreux clients qui cherchent à remplacer un variateur qui n'est plus commercialisé. La solution à ce problème consiste à faire appel à un fournisseur dont la philosophie est de développer des produits de nouvelle génération 100 % compatibles avec les modèles existants. La plupart des clients constatent que, même si le nouveau variateur a les mêmes dimensions, il offre un certain nombre de nouveaux avantages, notamment en matière de contrôle ou de sécurité.

Contrôleur de moteur pas à pas SMC avec sous-fonction STO – Série JXC#F

Avec 12 000 produits de base et plus de 700 000 variantes, SMC propose des solutions allant de la préparation de l'air à l'instrumentation, en passant par les vannes et les actionneurs, couvrant pratiquement toutes les étapes du processus d'automatisation.