Actuators - What is an Actuator?

Lors de l'achat d'un actionneur linéaire électrique, il y a quelques choses que vous devez considérer. Premièrement, les actionneurs linéaires ont 4 caractéristiques principales, chacune ayant des niveaux d'importance différents pour toute application.  Ce sont des traits - force - vitesse - IP.  En règle générale, vous choisissez d'abord l'actionneur idéal en fonction de la course, puis de la force, puis de la vitesse. Rappelez-vous la vitesse et la force du compromis les unes contre les autres. Cela signifie donc que vous pouvez avoir une force élevée, mais la vitesse sera probablement plus faible. Si vous voulez une vitesse élevée, la force sera probablement plus faible. 

Lors de la sélection de l'actionneur linéaire électrique idéal, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, notamment:

1. Capacité de chargement: L'actionneur doit être capable de prendre en charge la charge qu'elle se déplacera. Considérez le poids de la charge et tout autre facteur qui peut affecter la capacité de l'actionneur à le déplacer.
2. Vitesse: La vitesse de l'actionneur doit correspondre à la vitesse requise pour l'application. Cela dépendra du cas d'utilisation spécifique et peut impliquer des compromis entre la vitesse et d'autres facteurs tels que la force et la précision.
3. Longueur de trait: L'actionneur doit avoir une longueur de course appropriée pour l'application. Considérez la distance dont l'actionneur a besoin pour parcourir et toutes les contraintes physiques qui peuvent limiter la longueur de course.
4. Forcer: L'actionneur doit être en mesure de générer suffisamment de force pour déplacer la charge et surmonter toute friction ou résistance dans le système. Cela peut impliquer le calcul de la force requise en fonction de la charge et de l'accélération ou de la décélération souhaitée.
5. Précision: L'actionneur doit être suffisamment précis pour répondre aux exigences de la demande. Cela peut impliquer de considérer des facteurs tels que la précision, la répétabilité et le contrecoup.
6. Facteurs environnementaux: L'actionneur doit être en mesure de fonctionner dans l'environnement prévu, en tenant compte des facteurs tels que la température, l'humidité et l'exposition à la poussière ou à d'autres contaminants.
7. Alimentation électrique: L'actionneur doit être compatible avec les exigences d'alimentation et de tension disponibles de l'application.
8. Bruit: L'actionneur doit fonctionner à un niveau de bruit acceptable pour l'application.
9. Options de contrôle: Considérez les options de contrôle disponibles, telles que les contrôles manuels, les contrôleurs programmables et les capteurs, et choisissez celui qui répond le mieux aux besoins de l'application.

En considérant soigneusement ces facteurs, il est possible de sélectionner un actionneur linéaire électrique qui répondra aux exigences spécifiques de l'application, garantissant des performances et une fiabilité optimales.

Le coup d'un actionneur peut également être appelé l'extension. Il s'agit de la distance dont la tige se déplacera et s'étendra. Habituellement, ceux-ci sont mesurés en pouces et peuvent varier de 1 "(pouce) à environ 40" coup. Il n'est pas normal d'avoir des actionneurs avec une course de plus de 40 "à 50" en raison des limites mécaniques de la vis de plomb à l'intérieur de l'actionneur qui fournit la force de poussée et de traction.

La vitesse de l'actionneur est directement liée au rapport de vitesse à l'intérieur. Un rapport à vitesse supérieure ralentira la vitesse de la tige qui s'étend dans et hors de l'actionneur, mais augmente également la force de façon spectaculaire. Les actionneurs vont des forces aussi bas que quelques livres à quelques milliers de livres. Une autre façon d'obtenir plus de vitesse et de force est d'agrandir le moteur. Donc, si vous avez un moteur CC de grand diamètre, il peut tourner plus rapidement et donner plus de force. Donc, il est également remarquable que la taille se négocie également avec la vitesse et la force, juste pour compliquer les choses davantage.

Tout comme l'étape 2, à cette étape, vous devez réfléchir à la vitesse avec laquelle vous pouvez vivre si vous avez besoin d'un actionneur à haute force. La force plus élevée signifiera une vitesse plus lente et vice versa. Lorsque vous envisagez les exigences de force pour sélectionner l'actionneur idéal, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, notamment:

1. Poids de charge: le poids de la charge que l'actionneur déplacera est un facteur clé pour déterminer la force requise. L'actionneur devrait être en mesure de générer suffisamment de force pour surmonter le poids de la charge, ainsi que toute friction ou résistance dans le système.
2. Accélération et décélération: la force requise dépendra également des taux d'accélération et de décélération nécessaires à l'application. Si la charge doit être déplacée rapidement, une force plus élevée peut être nécessaire pour atteindre l'accélération souhaitée.
3. Distance et vitesse: les exigences de force seront également affectées par la distance dont l'actionneur a besoin pour parcourir et la vitesse à laquelle il doit se déplacer. Une longueur de course plus longue ou une vitesse plus rapide nécessitera plus de force.
4. Inertie: l'inertie de la charge et l'actionneur lui-même peuvent également affecter les exigences de force. Si la charge a une inertie élevée, une force plus élevée peut être nécessaire pour le déplacer, tandis qu'une force plus faible peut être suffisante pour maintenir son mouvement une fois qu'il se déplace.
5. Frottement et résistance: la friction et la résistance dans le système peuvent augmenter les exigences de force, car l'actionneur devra générer suffisamment de force pour surmonter ces facteurs en plus de déplacer la charge.
6. Facteurs de sécurité: Il est également important de prendre en compte les facteurs de sécurité lors de la détermination des exigences de force. Une force plus élevée peut être nécessaire pour garantir que la charge est déplacée en toute sécurité et en toute sécurité, sans risque de dommages ou de blessures.

En tenant compte de ces facteurs, il est possible de sélectionner un actionneur avec les capacités de force appropriées pour l'application spécifique, en garantissant des performances et une fiabilité optimales.

La cote IP est le niveau de protection contre les intempéries d'un actionneur. Une cote IP plus élevée signifie que l'actionneur peut résister à des environnements plus durs tels que la pluie et les températures. Une cote IP élevée de 66 est considérée comme un très bon type d'actionneur de demande météorologique. Cependant, pour une utilisation à l'intérieur, une note IP de 42 est adéquate. Lorsque vous envisagez les exigences IP (Protection Ingress Protection) pour sélectionner l'actionneur idéal, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, notamment ::

1. Environnement: L'environnement dans lequel l'actionneur sera utilisé est un facteur clé pour déterminer la cote IP requise. Considérez des facteurs tels que la température, l'humidité, la poussière et l'exposition à l'eau.
2. Emplacement: L'emplacement de l'actionneur dans le système peut également affecter les exigences IP. Si l'actionneur est situé dans une zone à haut risque, comme près d'une source d'eau ou dans une zone avec des niveaux élevés de poussière, une cote IP plus élevée peut être nécessaire.
3. Exigences réglementaires: les exigences réglementaires peuvent également dicter la note IP minimale requise pour l'application. Assurez-vous de vérifier les réglementations ou normes pertinentes pour assurer la conformité.
4. Durée de vie attendue: La durée de vie attendue de l'actionneur peut également être un facteur pour déterminer la cote IP requise. Si l'actionneur devrait être en service pendant une longue période, une note IP plus élevée peut être nécessaire pour garantir la durabilité et la longévité.
5. Exigences de maintenance: Tenez compte des exigences de maintenance de l'actionneur et de la manière dont la notation IP peut affecter les procédures de maintenance. Par exemple, une note IP plus élevée peut rendre plus difficile l'accès et les composants de service à l'intérieur de l'actionneur.

En considérant ces facteurs, il est possible de sélectionner un actionneur avec la note IP appropriée pour l'application spécifique, garantissant que l'actionneur fonctionnera de manière fiable et en toute sécurité dans l'environnement prévu.

Alors maintenant, vous avez l'actionneur, mais comment le montez-vous? Tous les actionneurs sont livrés avec ce qu'on appelle une chape sur chacun de l'unité. C'est là que vous connectez l'actionneur à un certain type de support. Pour nos actionneurs, chaque actionneur a une certaine taille de support qui s'adapte aux deux extrémités. Certains actionneurs ont des supports spéciaux pour s'adapter sur le corps de l'actionneur, mais ceux-ci peuvent avoir des effets de mouvement restrictifs sur l'actionneur pendant le mouvement. 

Il y a d'autres facteurs auxquels vous devez penser lors de la sélection de l'actionneur idéal. La tension, par exemple, peut être importante. Les actionneurs sont généralement en 12 ou 24 VDC en standard. Et le contrôle des commentaires? Si vous avez besoin de contrôle positionnel de l'actionneur, vous aurez peut-être besoin d'un actionneur qui a un certain niveau de rétroaction comme un capteur de salle, un capteur optique ou même un potentiomètre intégré à l'actionneur. Ces appareils fournissent tous un signal de rétroaction afin qu'un contrôleur connaisse sa position à tout moment. Ceci est nécessaire pour les applications où vous avez besoin de plus qu'un simple contrôle de bout en bout. Nous avons écrit un autre article de blog dédié juste à ce sujet des actionneurs de rétroaction ici.

Il existe de nombreuses façons de connecter l'actionneur, et cela dépendra du type de contrôle dont vous avez ou avez besoin. Un simple contrôle de commutateur à bascule est de loin le moyen le plus simple de connecter un, mais vous voudrez peut-être également une télécommande comme autre forme de contrôle. Pour un contrôle de position, vous pouvez avoir besoin d'une connexion plus détaillée. En règle générale, la plupart des actionneurs électriques offrent une configuration de 2 fil pour se connecter à l'alimentation ou à un commutateur. +/- La tension sont les fils menant de l'actionneur, et inverser ces fils à la source d'alimentation est ce qui fait que l'actionneur change la direction. Ce processus est appelé "inverser la polarité". Un interrupteur à bascule le fait pour vous à l'intérieur de l'interrupteur.

Le type d'actionneur le plus courant est un système à 2 fils. La simple connexion de ces fils directement à une alimentation (généralement 12VDC) fera bouger l'actionneur et inverser les fils fera bouger l'actionneur dans la direction opposée. Un interrupteur à bascule est ce qui fait pour vous, alors connectez les 2 fils de l'actionneur à l'interrupteur et connectez les 2 fils de la source d'alimentation à l'interrupteur et vous avez terminé. Nos commutateurs ont tous les schémas de câblage sur chaque page de produit pour rendre cela simple

Autres types

Pneumatique

Ces types d'actionneurs utilisent du gaz sous pression ou de l'air dans un cylindre créé par une haute pression pompe pour déplacer un piston pour créer un mouvement linéaire. Comme les actionneurs hydrauliques, la conception d'un actionneur linéaire pneumatique existe depuis longtemps. Un compresseur d'air est utilisé pour faire pression sur l'air ou le gaz inerte dans un réservoir, et l'air à haute pression est utilisé pour faire glisser et sortir le piston de l'actionneur. Une fois que le piston de l'actionneur a atteint la fin du voyage, un interrupteur de soupape est ensuite déplacé pour ouvrir la valve à l'autre extrémité de l'actionneur où de nouveau l'air à haute pression pousse le piston dans l'actionneur dans l'autre sens. 

Les avantages de l'utilisation de la pneumatique sont:

1. Une vitesse élevée est possible et est contrôlée par la soupape de pression et la capacité volumétrique du système.
2. Des forces assez élevées peuvent être obtenues.
3. Le petit son est émis à l'exception de la pompe en pression sur le réservoir.
4. Des traits très longs sont possibles.
5. Fiabilité et durabilité du cycle extrêmement élevé.
6. Les actionneurs peuvent être très petits et compacts car ils sont assez simples dans la construction. 

Les inconvénients du pneumatique sont:

1. Un équipement supplémentaire est nécessaire comme un réservoir et une pompe à haute pression.
2. L'ensemble du système ne peut pas être autorisé à fuir si le système échoue.
3. L'air est un gaz compressible, ce qui signifie qu'un actionneur pneumatique déplace une force élevée, il y a toujours un décalage car le gaz / l'air se comprime naturellement avant de déplacer le piston à l'intérieur de l'actionneur. Cela signifie qu'il y aura un décalage dans le système. Les actionneurs hydrauliques n'ont pas ce problème.
4. Un contrôle positionnel très faible est réalisable. Regardez la vidéo ci-dessous où nous utilisons LEGO pour démontrer le manque de contrôle par rapport à un actionneur mécanique, et utiliser un DTI (indicateur de test de cadran) pour montrer la différence

Où sont-ils utilisés?

Ils sont utilisés là où un mouvement à grande vitesse est requis, plus de 30 pouces par seconde. Une fois installés, ils sont difficiles à passer d'un endroit à un autre car ils nécessitent beaucoup de temps d'installation. Ces actionneurs se trouvent sur les lignes de montage des usines de fabrication car ils sont idéaux pour effectuer des millions de cycles sans maintenance, et ils peuvent se déplacer très rapidement. 

Hydraulique

Les actionneurs hydrauliques fonctionnent exactement de la même manière que les actionneurs pneumatiques, sauf qu'au lieu d'utiliser de l'air ou du gaz à haute pression, ils utilisent un liquide non compressible appelé liquide hydraulique. Parce que le liquide est non compressible, il a un énorme avantage sur la pneumatique, ces systèmes sont capables d'immenses forces. C'est pourquoi vous les voyez utilisés exclusivement sur des équipements de construction robustes comme les creuseurs, les camions à benne, les camions charillants, les tracteurs, etc.

Comment fonctionnent-ils?

Les actionneurs hydrauliques utilisent du liquide à haute pression pour pousser un piston vers l'arrière et vers l'avant où la commutation se fait via des interrupteurs de soupape. TLes systèmes HESE nécessitent des pompes à haute pression, des vannes à haute pression et une tuyauterie, et un réservoir pour contenir du liquide hydraulique. Donc, si vous avez beaucoup d'espace et d'argent et nécessitez un très Une grande force, l'hydraulique pourrait être la voie à suivre.

Les avantages de l'utilisation des actionneurs hydrauliques sont:

1. Une vitesse modérée est possible et est contrôlée par la vitesse de la pompe.
2. Des forces extrêmement élevées peuvent être obtenues. 
3. Des traits très longs sont possibles.
4. Fiabilité et durabilité du cycle extrêmement élevé.
5. Les actionneurs peuvent être très petits et compacts car ils sont assez simples dans la construction. 

Les inconvénients sont:

1. Contrôle. Les actionneurs hydrauliques ont très peu de contrôle de précision.
2. Le liquide hydraulique est nécessaire pour que le système fonctionne et le liquide est très toxique. Si le système échoue, il pourrait fuir.
3. Lorsque la pompe hydraulique fonctionne, elle peut être très bruyante et plus la force requise est élevée, plus le bruit est fort.
4. Le liquide hydraulique repose sur une viscosité prévisible, de sorte qu'elle ne s'écoule pas en douceur à travers les tuyaux et les vannes, etc. Cela nécessite une énergie supplémentaire pour pousser le liquide à haute pression à travers les tuyaux et les raccords. En conséquence, les systèmes hydrauliques sont très inefficaces pour fonctionner et utiliser, en particulier dans les climats variables.
5. Prix. Ces systèmes sont coûteux à acheter et à installer. 

Rotatif

Un autre type d'actionneur est un actionneur rotatif, qui fonctionne principalement en utilisant une alimentation électrique avec un mouvement de rotation limité ou un mouvement de rotation continu, selon les besoins de l'application. Un avantage majeur des actionneurs rotatifs est qu'ils fonctionnent à des vitesses plus faibles mais produisent des valeurs de couple plus élevées, ce qui les rend idéales pour une utilisation dans la robotique et d'autres applications d'automatisation industrielle, ainsi que l'électronique de qualité consommatrice exigeant des systèmes à torque élevé pour des cycles de fonctionnement cohérents. Le moteur rotatif génère ce couple tout en préparant les bas en accélérant la rotation de l'arbre de transmission, créant ainsi des mouvements circulaires lisses sans interruptions. Pour une cohérence optimale des performances pendant le fonctionnement, l'actionneur utilise un capteur pour détecter ses mesures de position généralement sous la forme d'un capteur ou d'un encodeur de salle, renvoyant ainsi des signaux au cerveau pour la lisibilité. De plus, pour les problèmes d'espace, ces actionneurs efficaces sont livrés avec une capacité remarquable de petite taille pour les utilisateurs de fonctionnalités; leur permettant donc d'être utilisés même dans les zones d'espaces confinés.

Le principe:

Le mouvement produit par ces types d'actionneurs peut être soit une rotation continue, comme le montre un moteur électrique, ou le mouvement pourrait être une rotation angulaire fixe. Avec un actionneur rotatif qui est contrôlé par voie pneumatique ou hydraulique, ils sont plus susceptibles d'être un type de rotation angulaire fixe, c'est parce que le rack ou le piston qui fait pivoter la tige principale ne peut se déplacer que jusqu'à présent et donc le mouvement de rotation est limité par la course linéaire disponible disponible disponible. . Si plus de rotation est nécessaire, le piston devrait glisser davantage et un rapport d'équipement différent est utilisé pour traduire le mouvement. 

Servo rotatif

Il existe une autre catégorie d'actionneur rotatif, à savoir le servomoteur et le moteur pas à pas. Ces actionneurs sont contrôlés par l'électricité. Fournissant ainsi un mouvement de rotation continu tout en offrant simultanément une précision notable en termes de contrôle de la rotation.

Ces types d'actionneurs sont couramment utilisés dans la robotique et l'électronique grand public où le mouvement de rotation et le couple sont produits par un moteur rotatif. La vitesse est réduite et le couple augmenté d'un système de vitesse pour créer le mouvement rotatif. Pour obtenir un contrôle précis, l'actionneur aura un capteur qui mesure la position. Ceci est généralement sous la forme d'un capteur ou d'un encodeur de salle qui renvoie un signal au «cerveau» pour se traduire en position. Une grande caractéristique de Servo Motors est qu'ils peuvent être fabriqués très petits et utilisés dans des endroits très serrés. 

Résumé

Les actionneurs sont disponibles dans de nombreux types différents, du rotatif au linéaire, hydraulique et pneumatique, solénoïde et électro-mécanique. Chaque type a une application idéale. Les grands actionneurs rotatifs industriels qui sont à entraînement hydraulique sont parfaits pour ouvrir d'énormes vannes à tuyaux d'huile, et micro-actuateurs Peut être alimenté par de petites sources d'énergie 12V avec une grande précision et une précision pour la robotique et les petites applications. Pour plus de détails sur les actionneurs, nous avons écrit un livre blanc qui va dans un peu plus de profondeur dans le monde des actionneurs. Veuillez lire cet article ici. 

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