Actuators - What is an Actuator?

Les bases des actionneurs linéaires

Un actionneur est un mécanisme qui convertit l'énergie en mouvement, créant une force mécanique pour conduire le mouvement. Il fonctionne en prenant de l'énergie d'entrée et en le traduisant en mouvement linéaire ou rotatif, ce qui en fait un composant clé dans les machines.

Les actionneurs sont une partie fondamentale de nos vies et sont un appareil largement utilisé qui fait son chemin dans toutes les facettes de votre existence et son importance dans le monde moderne ne peut pas être sous-estimée. En fait, les actionneurs sont la clé pour faire presque tous les déplacements de la machine une fois qu'une source d'énergie électrique est fournie.

Permet de découvrir les principaux types d'actionneurs et leurs diverses applications dans les industries et comprendre comment les actionneurs fonctionnent, comment vous vous connectez à eux et déplacez les choses.

Qu'est-ce qu'un actionneur

Un actionneur est la partie de toute machine qui le permet de créer un mouvement. Tout comme les muscles du corps humain permettent aux jambes, aux bras, aux doigts et aux autres parties de se déplacer, l'actionneur est le composant qui permet un mouvement dans l'appareil mécanique.

Il le fait en convertissant l'énergie entrante et signale en une force mécanique. Cette force entrante peut être électrique, pneumatique (air) ou hydraulique (eau), tandis que le mouvement sortant peut être rotatif ou linéaire.

Des actionneurs linéaires sont présents dans tout ce qui nous entoure, des systèmes de contrôle d'accès sur nos portes aux robots faisant le gros du travail dans l'entrepôt local. Même nos téléphones portables ont des actionneurs pour créer des vibrations lorsqu'ils sont allumés.

Différents types d'actionneurs

Actionneurs électriques sont pilotés par moteur et ont tendance à déclencher d'autres fonctions de circuits. Ils sont alimentés à l'aide d'un courant électrique et généralement utilisés dans les systèmes de contrôle. Ces types d'actionneurs linéaires présentent de nombreux avantages: ils sont simples à construire ou à appliquer, à porter un bruit minimal et sont utiles et économes en énergie. Leurs inconvénients sont qu'ils sont à basse vitesse et inappropriés pour les charges lourdes.

Actionneurs hydrauliques, en revanche, peut gérer un fardeau de plus de 10 kilonewtons. Un actionneur hydraulique typique est un actionneur de type piston composé d'un cylindre, d'un piston et d'un printemps. Il nécessite également une alimentation hydraulique et une ligne de retour et une tige. Ils peuvent gérer les applications haute force et n'ont pas besoin d'être situées près de leurs pompes et moteurs tout en conservant la même puissance. Ils ont des inconvénients, cependant, en ce qu'ils peuvent fuir du liquide, ce qui peut leur coûter l'efficacité et causer des dommages potentiels. Ils ont également besoin de différentes parties auxiliaires comme des vannes de libération, des tuyaux, des réservoirs et des régulateurs.

Actionneurs pneumatiques Asseyez-vous quelque part entre l'électricité et l'hydraulique en termes de capacité et peut gérer des charges petites à grandes. Les actionneurs pneumatiques utilisent de l'air ou du gaz comprimé pour déplacer un piston le long d'un cylindre creux et construire une pression pour déplacer la charge. Les actionneurs pneumatiques sont généralement salués pour le mouvement rapide qu'ils créent, mais comme les actionneurs hydrauliques, ils nécessitent des pièces complémentaires comme les vannes, les tubes et un compresseur.

Choisir un actionneur

La sélection de l'actionneur linéaire droit nécessite une considération détaillée car il n'y a pas de modèle unique et le type d'actionneur - pneumatique linéaire, rotatif électrique, pneumatique rotatif, etc. - dépend de l'industrie et de l'application.

À l'intérieur d'un actionneur: composants clés expliqués

Un actionneur convertit l'énergie en mouvement et contrôle efficacement ce mouvement. Alors que divers facteurs influencent les performances des actionneurs, plusieurs composants clés sont cohérents sur différents types d'actionneurs.

Composants clés:

• Source d'énergie: La source d'énergie qui alimente l'actionneur linéaire peut être électrique, pneumatique (air), hydraulique (eau) ou d'autres types. Chaque source offre des avantages uniques en fonction de l'application, et le choix de la source de puissance affecte considérablement la conception et la fonctionnalité de l'actionneur.
• Convertisseur de puissance: Ce composant transfère l'énergie de la source d'alimentation vers l'actionneur, ajustant l'énergie pour s'aligner sur les paramètres de sortie requis. Par exemple, une valve proportionnelle hydraulique régule le débit d'eau pour garantir la cohérence entre l'entrée et la sortie de mouvement souhaitée, tandis que les onduleurs électriques convertissent le courant direct (DC) en courant alternatif (AC) pour les actionneurs électriques.
• Actionneur: Le dispositif physique-mécanique qui effectue la conversion d'énergie. La conception varie en fonction du type et de la fonction de l'actionneur. Par exemple, un actionneur de poignée de porte peut être une boîte en plastique avec des plongeurs, tandis qu'un actionneur hydraulique se compose de pistons métalliques. Son efficacité réside dans la façon dont il transforme l'énergie en mouvement mécanique adapté à des besoins spécifiques.
• Charge mécanique: Le stress physique ou la force opposée agissant sur le système de l'actionneur. Cette charge oblige l'actionneur à produire plus de puissance pour le surmonter. Une analogie quotidienne est une voiture en montée, où la pente agit comme une charge que le moteur doit contrer pour maintenir la vitesse.
• Contrôleur: L'appareil qui active l'actionneur et régit sa sortie, y compris la direction, la force et la longévité. Il empêche le système de fonctionner de manière autonome et permet à l'opérateur de fixer des limites aux deux extrémités du processus de conversion. Les contrôleurs peuvent être électriques, électroniques ou mécaniques et peuvent prendre diverses formes, telles que des boutons, des leviers, des commutateurs ou des cadrans.

Principaux types d'actionneurs

Les types d'actionneur varient en fonction de la source d'énergie, du type et de la vitesse de mouvement requis et de sa fonction. Les types d'actionneur évoluent et se développent, mais il est utile de comprendre les bases de certains actionneurs courants utilisés.

Actionneur linéaire électrique

Les actionneurs linéaires électriques utilisent de l'énergie électrique pour produire un mouvement en ligne droite à l'aide d'un piston qui se déplace vers l'arrière et vers l'avant déclenché par des signaux électriques. Ils produisent des mouvements de traction, de poussée, d'éjection ou de levage. Leurs moteurs produisent un mouvement de rotation à grande vitesse avec une boîte de vitesses qui réduit la vitesse ou l'impact.

Actionneur rotatif électrique

Actionneurs rotatifs électriques Utilisez l'énergie électrique pour produire un mouvement de rotation, soit pour le mouvement continu, soit vers un angle fixe. Ils impliquent la combinaison d'un moteur électrique, d'une boîte de vitesses à plusieurs degrés et d'un interrupteur. Il crée une rotation et un couple lorsque le courant entre dans un champ magnétique et à partir de la force produite.

Actionneur linéaire hydraulique

Les actionneurs linéaires hydrauliques utilisent une pression d'eau ou un autre liquide sous pression pour générer des mouvements droits. Ils peuvent produire un couple suffisamment fort pour déplacer des objets externes, d'où leurs applications industrielles. Les actionneurs hydrauliques sont constitués de pistons qui se déplacent dans une direction et un ressort qui produit le mouvement inversé. Il existe également des actionneurs hydrauliques à double action dans lesquels les pressions se présentent aux deux extrémités pour déplacer le piston d'avant en arrière pour un mouvement plus uniforme.

Acteur linéaire pneumatique

Les actionneurs linéaires pneumatiques utilisent de l'air comprimé pour créer un mouvement en déplaçant des pistons d'avant en arrière ou en poussant et en tirant un chariot à travers une allée ou un tube. Les ressorts sont utilisés pour ramener le piston. Alternativement, le liquide est parfois utilisé à l'extrémité opposée pour le repousser. Les actionneurs linéaires pneumatiques peuvent produire une vitesse et un couple à grande vitesse et sont résistants à la pression opposée comme le vent ou les explosions.

Déterminer le meilleur actionneur pour vos besoins

Il existe de nombreux types d'actionneurs utilisés dans différents champs, mais tous ne seront pas adaptés à vos fins spécifiques. Voici un guide rationalisé pour vous aider à choisir le bon.

Considérations clés:

• Type de mouvement: Les actionneurs fournissent un mouvement linéaire ou rotatif. Décidez si vous avez besoin d'un mouvement linéaire précis ou d'un mouvement rotatif continu plus dynamique. De plus, considérez jusqu'où le mouvement doit voyager - que ce soit des actions courtes et nettes ou des accidents vasculaires cérébraux.
• Entrée d'énergie: Les actionneurs électriques sont couramment utilisés et polyvalents, mais peuvent ne pas toujours être pratiques. Dans les cas où la haute tension est indésirable, des actionneurs hydrauliques ou pneumatiques peuvent fournir des performances fiables sans avoir besoin d'entrée électrique.
• Besoins de précision: Certaines tâches nécessitent une haute précision, en particulier pour un travail délicat ou complexe comme la cueillette et la manipulation. Pour les tâches lourdes, la précision peut être moins critique. Comprendre la précision dont vous avez besoin aidera à réduire vos options d'actionneur.
• Exigences de force: La capacité de charge de l'actionneur dépend du poids et de la taille de l'objet qu'il doit déplacer. Assurez-vous d'en choisir un qui fournit une force adéquate pour votre application.
• Longueur et vitesse de course: Déterminez jusqu'où l'actionneur doit déplacer l'objet (longueur de course) et à quelle vitesse. Gardez à l'esprit que les actionneurs offrant une force plus élevée peuvent se déplacer plus lentement. La vitesse est généralement mesurée en distance par seconde.
• Environnement: Les actionneurs utilisés dans des environnements industriels ou robustes doivent être évalués pour la protection, tandis que ceux utilisés à l'intérieur dans les laboratoires ou les ateliers peuvent nécessiter moins de protection.
• Options de montage: Les actionneurs peuvent être montés de diverses manières en fonction de vos besoins. Par exemple, un système à double pivot permet de pivoter, tandis qu'un système stationnaire maintient l'actionneur en place.

Avec ces considérations, vous pourrez réduire vos options.

Évaluation des performances de l'actionneur

Une fois que vous avez sélectionné un actionneur, il est crucial d'évaluer ses performances en utilisant quelques mesures clés:

• Couple et force: Le couple fait référence à la force de torsion qu'un actionneur linéaire peut produire, important dans les actionneurs rotatifs. Les charges statiques et dynamiques doivent être prises en compte - la charge statique mesure la capacité lorsque l'actionneur est au repos, tandis que la charge dynamique mesure la capacité pendant le mouvement.
• Vitesse sans charge: La vitesse est importante, surtout lorsqu'un actionneur n'est pas sous charge. Comparez cette vitesse "déchargée" pour vous assurer qu'elle répond à vos exigences de performance.
• Durabilité: La durabilité linéaire de l'actionneur dépend du type et de la conception. Les actionneurs hydrauliques ont tendance à être plus durables pour les applications lourdes. Un bon actionneur devrait avoir des composants robustes qui résistent à l'usure au fil du temps.
• Efficacité énergétique: Les actionneurs efficaces utilisent moins d'énergie pour effectuer leurs tâches, ce qui est important pour la durabilité et la gestion des coûts. Optez pour les conceptions qui minimisent la consommation d'énergie tout en maintenant les performances.

Connecter un actionneur

Les types d'actionneurs et les fonctions auxquels ils sont liés sont larges. Il s'ensuit, il est peu probable qu'il y ait un manuel d'instructions plan ou universel lorsqu'il s'agit de connecter les actionneurs.

Cependant, un actionneur commun, actionneurs linéaires électriques, sont relativement simples à connecter et peuvent être utiles dans des fonctions ménagères variées. Voici un aperçu de la connexion à un appareil ou un mécanisme de contrôle comme un interrupteur à bascule.

Connexion à un appareil

Certains actionneurs linéaires électriques ont quatre broches facilement connectées à votre appareil. Dans ce cas, le processus est aussi simple que de brancher l'actionneur linéaire et de s'éloigner.

Si votre actionneur ne vient pas avec les quatre broches incluses, vous pouvez acheter un connecteur à quatre broches, disponible en six pieds et deux pieds.

Connectez le connecteur à l'actionneur en trouvant les fils, qui, espérons-le, sont exposés. Vous devez tordre les fils du connecteur avant de le brancher. Utilisez du ruban électrique pour couvrir tous les fils exposés. Si vous ne trouvez pas les fils ou qu'il n'y en a pas assez, vous pouvez couper le caoutchouc pour mieux donner pour vous connecter au connecteur.

Les actionneurs peuvent avoir des fils de couleur différents du connecteur. Si l'actionneur a des fils rouges et noirs et que le connecteur a du brun et du bleu, par exemple, connectez le rouge au brun et le noir au bleu. S'il a une combinaison rouge-bleu, connectez le rouge au brun et le bleu au bleu. Si les fils de l'actionneur sont rouges et jaunes, connectez le rouge au fil brun et le jaune au bleu.

Connexion à un interrupteur à bascule

Les interrupteurs à bascule sont le moyen le plus simple de contrôler un actionneur électrique linéaire via un interrupteur à bascule momentané - ceux qui se déplacent lorsque le bouton est enfoncé - ou un commutateur non-présentateur, qui peut être commuté entre un mouvement "étendre", "rétracter" le mouvement , ou «off».

Pour connecter un interrupteur à bascule, vous aurez besoin d'une batterie 12VDC ou d'un adaptateur d'alimentation 110VAC / 220VAC à 12VDC en plus de votre commutateur et de votre actionneur linéaire.

Connectez la puissance négative à la troisième borne du commutateur à bascule et utilisez le deuxième fil pour connecter les bornes 3 et 4. La puissance positive de la source d'alimentation se connecte à la borne 6 du commutateur tandis que le deuxième fil connecte la borne 6 à la borne 1. Connectez-vous Les fils des terminaux 2 et 5 à l'actionneur, qui devraient désormais vous donner un contrôleur de travail.

Il s'agit d'un exemple simple mais courant de connecter un actionneur linéaire électrique qui a des utilisations diverses. Si vous avez besoin d'aide pour connecter votre actionneur à votre commutateur à bascule et à votre alimentation, nous avons fait un Générateur de schémas de câblage pour toi.

Monter un actionneur

Une fois que vous avez connecté votre actionneur à l'appareil ou au contrôleur, vous devez le monter, prêt à l'emploi. Il existe deux méthodes pour cela: le double pivot et le montage stationnaire, comme mentionné précédemment.

Montage à deux pivots

La fixation d'un actionneur linéaire sur une plate-forme qui lui permet de pivoter implique d'utiliser une broche de montage ou une chagique fixée à chaque support à chaque extrémité de l'actionneur. Une broche croisée glisse à travers le support et l'actionneur pour relier les deux, nous les appelons supports de montage. L'actionneur linéaire peut pivoter autour de chaque broche, ce qui signifie que l'actionneur peut déplacer à côté de l'objet qu'il se déplace, permettant une fonction un peu plus dynamique. Une application très courante de ce type de méthode de montage est observée sur les portes leur permettant de s'ouvrir et de fermer.

Montage stationnaire

Le montage stationnaire implique la fixation de l'actionneur dans un support de montage d'arbre et permet à l'actionneur de créer des mouvements de poussée ou de traction à partir d'une position définie. C'est ainsi qu'un bouton est monté, par exemple.

Dans les deux méthodes de montage, il est également important de s'assurer que l'appareil de montage peut gérer la charge de l'actionneur car une charge indue pourrait endommager l'actionneur ou le faire virer hors de Kilter.

Il est également important de considérer l'environnement que vous utilisez votre actionneur et toute propension à la poussière ou à l'eau. Comme tout appareil mécanique, votre actionneur, votre montage et vos composants auxiliaires nécessitent une maintenance. Si vous vous occupez de votre actionneur et prenez le temps de comprendre ses capacités et ses mécanismes, cela pourrait vous servir pendant longtemps.