Dans le processus de production de diverses industries, l'actionneur est une machine indispensable. Habituellement, il peut être divisé en deux catégories selon l'environnement d'application et l'industrie d'application, c'est-à-dire les actionneurs linéaires électriques et les actionneurs linéaires pneumatiques. Les fonctions sont presque les mêmes, mais il y a une grande différence par rapport aux autres aspects.
Qu'est-ce qu'un actionneur linéaire?
Un "actionneur linéaire" est un actionneur qui peut soit pousser avec une force de poussée, soit transporter une charge linéairement vers des positions spécifiques. Bien que les structures soient similaires, les différences entre les actionneurs commencent par leur source d'alimentation, qui peut être hydraulique (fluide), pneumatique (air) ou électrique (AC/DC).
Comment fonctionne l'actionneur ?
Les actionneurs pneumatiques sont composés d'un simple piston à l'intérieur d'un cylindre creux. La position d'un actionneur pneumatique est contrôlée en régulant l'air dans les soupapes, ce qui déplace le piston à l'intérieur du boîtier du cylindre contre la force du ressort. Lorsqu'il n'y a pas de pression d'air, la force du ressort ramène le piston à sa position d'origine.
Les actionneurs électriques convertissent la force de rotation d'un moteur électrique en une force linéaire avec un mécanisme spécifique, comme une vis à billes. En faisant tourner la vis de l'actionneur avec le moteur, l'écrou de la vis à billes se déplacera le long de la vis vers l'avant ou vers l'arrière. La position d'un actionneur électrique est contrôlée en régulant la tension et le courant.
Le bon type d'actionneur linéaire à utiliser est déterminé par sa capacité à répondre aux exigences de l'application, telles que la charge, la vitesse, la précision, etc. Par exemple, les actionneurs pneumatiques peuvent fournir une vitesse plus élevée, mais les actionneurs linéaires électriques fournissent le contrôle le plus précis car la pression de l'air et du fluide sont plus difficiles à contrôler que l'électricité. Pour la charge moyenne qui ne nécessite pas de forces extrêmement élevées de la part des actionneurs hydrauliques, la solution est soit un actionneur pneumatique, soit un actionneur électrique.
Conception
Les actionneurs pneumatiques sont plus simples dans leur conception tandis que les actionneurs électriques utilisent des composants plus complexes, tels que la vis à billes et le moteur électrique. La conception simple d'un actionneur pneumatique est également plus compacte qu'un actionneur électrique, mais si l'on considère tous les autres composants nécessaires pour maintenir cette pression d'air, cela peut en fait prendre plus de place.
Force et vitesse
Traditionnellement, les actionneurs pneumatiques fournissent des vitesses plus élevées et des forces inférieures par rapport aux actionneurs électriques. Cependant, quelques facteurs, tels que le pas de vis/l'avance d'un actionneur électrique ou le nombre de pistons dans l'actionneur pneumatique, peuvent affecter la comparaison. Pour un actionneur pneumatique, la force est calculée en multipliant la surface du piston (facteur de force) par la pression d'air dans le cylindre. Pour un actionneur électrique, la force linéaire est convertie à partir du couple du moteur.
Il est difficile de maintenir une vitesse ou une force constante lorsqu'il s'agit d'air comprimé. Étant donné que la tension et le courant sont plus faciles à contrôler, les actionneurs électriques peuvent maintenir la force et la vitesse bien mieux, même sans rétroaction en boucle fermée. Les vis à billes ou les mécanismes à crémaillère et pignon sur les actionneurs électriques agissent également comme un rapport de démultiplication, de sorte que les forces peuvent être augmentées sans sacrifier la vitesse.
Les actionneurs pneumatiques fonctionnent généralement de 80 à 100 PSI, et les actionneurs électriques convertissent le couple moteur et le régime moteur en une force linéaire et une vitesse linéaire. Pour augmenter la force ou la vitesse d'un actionneur pneumatique, il faut plus de pistons et/ou d'air PSI. Pour augmenter la force ou la vitesse ou l'accélération d'un actionneur électrique, il faut plus de couple d'un moteur plus gros ou plus long.
Précision et répétabilité
Les actionneurs électriques dominent la précision et la répétabilité, ce qui les rend idéaux pour les applications de positionnement multipoint. Étant donné que la tension et le courant sont plus faciles à contrôler que la pression atmosphérique, les actionneurs électriques peuvent contrôler avec précision leur position et répéter cette position avec le même profil de mouvement. Les actionneurs pneumatiques sont généralement choisis pour les applications de positionnement simples de bout en bout car ils ne peuvent tout simplement pas atteindre la même précision et la même répétabilité que les actionneurs électriques.
Les actionneurs électriques utilisent soit des servomoteurs, soit des moteurs pas à pas, qui offrent déjà une grande précision d'arrêt et une capacité de contrôle du couple. Le couple de maintien des moteurs empêche également la dérive de position.
Capacité de contrôle de mouvement
Avec un contrôle plus précis du couple, de la vitesse et des modèles d'accélération/décélération, les actionneurs électriques peuvent faire plus avec les profils de mouvement que les actionneurs pneumatiques.
Les actionneurs électriques sont les plus capables de répéter des profils de mouvement spécifiques en raison de leur précision et de leur exactitude. Les actionneurs pneumatiques sont limités dans leur génération de profil de mouvement, et les profils de mouvement sont plus difficiles à modifier une fois mis en œuvre. Pour cette raison, les actionneurs pneumatiques sont choisis pour les applications de positionnement à axe unique de bout en bout. En raison de leur haute répétabilité, les actionneurs électriques sont souvent choisis pour les applications de positionnement multipoint et lorsque plusieurs axes doivent être synchronisés. Pour les actionneurs électriques, des centaines de positions cibles peuvent être enregistrées et stockées pour un fonctionnement multipoint. Les charges de vibration et de choc peuvent être minimisées avec des profils de mouvement modifiés, tels que des courbes en S, tandis que les actionneurs pneumatiques nécessitent une butée et un ressort durs.
Le contrôle de position absolu progresse également pour les actionneurs électriques depuis un certain temps. Par exemple, en plus des servomoteurs avec encodeurs absolus, les moteurs pas à pas en boucle fermée avec encodeurs absolus mécaniques multitours intégrés peuvent également aider à minimiser l'encombrement en éliminant les capteurs externes d'origine et de limite. La différence est que le codeur absolu mécanique n'a pas besoin d'une batterie de secours comme un codeur absolu. Les actionneurs pneumatiques ont commencé à offrir une rétroaction absolue, mais ils ne sont pas aussi courants.
Efficacité et coût
Un autre avantage majeur des actionneurs électriques est l'efficacité. Les actionneurs pneumatiques fonctionnent avec une efficacité d'environ 10 à 25 %, ce qui est encore plus faible que les actionneurs linéaires hydrauliques à environ 40 %. Les actionneurs électriques fonctionnent à environ 80 % d'efficacité.
L'efficacité affecte les coûts d'énergie à long terme.
"L'air comprimé est l'une des sources d'énergie les plus coûteuses dans une usine. L'efficacité globale d'un système d'air comprimé typique peut être aussi faible que 10 à 15 %."— U.S. Department of Energy: Energy Tips-Compressed Air, août 2004.
Si le coût initial est important pour vous, les actionneurs pneumatiques sont la solution. En comparaison, les actionneurs électriques ont des coûts initiaux plus élevés, mais des coûts d'exploitation et de maintenance inférieurs. Cependant, lorsque vous tenez compte du coût total de possession à long terme, les actionneurs électriques arrivent en fait en tête. En effet, l'énergie pneumatique et l'énergie hydraulique nécessitent plus de travail à entretenir et sont moins efficaces que l'énergie électrique.
Les coûts à court terme comprennent le coût du système, mais le coût total de possession comprend les coûts de remplacement, l'installation de la conduite d'air et la maintenance. N'oubliez pas que les compresseurs d'air ont également besoin d'électricité pour fonctionner.
Selon le ministère de l'Énergie, "24 % du coût annuel de l'air comprimé sont dus à l'entretien, à l'équipement et à l'installation, tandis que 76 % sont dus directement au coût de l'électricité pour le compresseur".
Les comparaisons du coût total de possession entre les actionneurs linéaires pneumatiques et électriques incluent de nombreuses variables et hypothèses. Parfois, cela dépend de la conception des raccords de tubes, de la qualité de la maintenance des systèmes et de la manière dont vous les utilisez. Pour les applications qui ne nécessitent pas de précision ou de durée de vie continue, les actionneurs pneumatiques peuvent économiser de l'argent.
Collecte de données
La collecte de données peut conduire à une meilleure efficacité ou à une maintenance prédictive. Les actionneurs électriques sont également les gagnants de cette catégorie. Le côté contrôle des moteurs et actionneurs électriques progresse depuis longtemps, ils utilisent donc des commandes plus sophistiquées. La collecte de données est plus facile à mettre en œuvre puisque bon nombre de ces fonctions sont déjà incluses. Des protocoles de communication de réseau plus industriels, tels que EtherNetIP, Profinet et EtherCAT, sont facilement disponibles pour se connecter à une variété d'automates, d'IHM et d'IPC. Bien que les actionneurs pneumatiques progressent également, il peut être difficile de rattraper un point où les données peuvent être utilisées pour contrôler un processus en temps réel.
Environnement, température et bruit
Étant donné que les systèmes d'actionneurs électriques peuvent inclure des composants plus sensibles, tels que des moteurs, des codeurs et des capteurs, les actionneurs pneumatiques sont mieux adaptés aux environnements dangereux. Cependant, faites attention à l'indice de protection (IP) et/ou aux spécifications afin de comprendre quel environnement il peut gérer exactement.
Les actionneurs pneumatiques peuvent parfois supporter une température ambiante plus large (environ -20 ~ 350 °F) que les actionneurs électriques (40 ~ 150 °F), mais lorsque les actionneurs pneumatiques fonctionnent à des températures ambiantes élevées, les joints d'étanchéité à l'air peuvent échouer et le fonctionnement peut être lent. . Une chaleur élevée peut également affecter la durée de vie de la graisse de roulement d'un moteur électrique et affecter les propriétés de dilatation du métal, ce qui peut augmenter le frottement et l'usure d'un actionneur électrique.
Les actionneurs pneumatiques sont également plus bruyants que les actionneurs électriques en raison de l'air comprimé. Cependant, cela s'est également amélioré au fil des ans.
Entretien
Si vous n'aimez pas l'entretien, les actionneurs électriques sont la solution.
Les besoins de maintenance d'un actionneur pneumatique sont très élevés par rapport à un actionneur électrique. Il doit y avoir une alimentation constante en air comprimé à partir d'un réservoir, ce qui n'est pas facile à entretenir. En plus de l'actionneur, il y a d'autres composants à entretenir, tels que le compresseur, les vannes, les raccords, le silencieux, le lubrificateur, le lubrificateur du régulateur de filtre, le solénoïde et les tubes à air.
Un actionneur électrique nécessite un entretien minimal car il y a moins de composants qui pourraient s'user en raison du frottement minimisé des roulements et des guides linéaires. Un graissage occasionnel peut être nécessaire. Si vous retirez l'actionneur de l'équation, un moteur électrique peut être considéré comme un élément ne nécessitant pas d'entretien, car le coût de réparation d'un moteur dépasse souvent le coût d'achat d'un nouveau moteur.
La prévention des fuites d'air est importante lors de l'utilisation d'actionneurs pneumatiques. Au fur et à mesure que les joints s'usent, la force produite par l'actionneur pneumatique varie, ce qui empire à la fois la précision et la répétabilité. Les actionneurs pneumatiques dépendent de l'étanchéité de la tige et du piston pour éviter les fuites d'air dues à l'usure. Parfois, le réglage ou la régulation du débit d'air peut prendre beaucoup de temps.
Durée de vie
Les actionneurs pneumatiques et les actionneurs électriques offrent une durée de vie moyenne L10 basée sur la durée de vie des roulements. Cependant, la durée de vie d'un moteur électrique peut être calculée, tandis que la durée de vie d'un actionneur pneumatique ne peut être qu'estimée. Il est très difficile de prévoir quand les joints d'étanchéité à l'air tomberaient en panne, c'est pourquoi l'entretien périodique est indispensable pour les actionneurs pneumatiques.
La clé pour prolonger la durée de vie des actionneurs pneumatiques est de maintenir les joints de tige et de piston en sécurité. L'usure des joints est inévitable. Si les fuites d'air augmentent, l'efficacité, la force, la vitesse et la réactivité en souffriront. La clé pour prolonger la durée de vie des actionneurs électriques est de maintenir une température de fonctionnement basse. Opérez toujours dans les limites des spécifications pour les deux.
Application idéale
Les différences de conception entre les actionneurs pneumatiques et les actionneurs électriques entraînent des différences dans leurs caractéristiques. Par conséquent, les caractéristiques grossières des actionneurs pneumatiques les rendent idéaux pour les applications de positionnement de base de bout en bout, tandis que la précision des actionneurs électriques les rend idéaux pour les applications de positionnement multipoint avec des profils de mouvement avancés ou une synchronisation multiaxe.
Les actionneurs pneumatiques peuvent fonctionner dans des environnements plus dangereux que les actionneurs électriques. Cependant, des températures élevées peuvent réduire la durée de vie des deux types d'actionneurs. Si un fonctionnement avancé, tel que la rétroaction en boucle fermée ou la collecte de données, est nécessaire, les actionneurs électriques présentent une option intégrée qui devrait être plus facile à utiliser pour les années à venir.
Résumé
Dans les termes les plus simples, le choix entre les actionneurs pneumatiques et elect
La clé pour prolonger la durée de vie des actionneurs pneumatiques est de maintenir les joints de tige et de piston en sécurité. L'usure des joints est inévitable. Si les fuites d'air augmentent, l'efficacité, la force, la vitesse et la réactivité en souffriront. La clé pour prolonger la durée de vie des actionneurs électriques est de maintenir une température de fonctionnement basse. Opérez toujours dans les limites des spécifications pour les deux.
Application idéale
Les différences de conception entre les actionneurs pneumatiques et les actionneurs électriques entraînent des différences dans leurs caractéristiques. Par conséquent, les caractéristiques grossières des actionneurs pneumatiques les rendent idéaux pour les applications de positionnement de base de bout en bout, tandis que la précision des actionneurs électriques les rend idéaux pour les applications de positionnement multipoint avec des profils de mouvement avancés ou une synchronisation multiaxe.
Les actionneurs pneumatiques peuvent fonctionner dans des environnements plus dangereux que les actionneurs électriques. Cependant, des températures élevées peuvent réduire la durée de vie des deux types d'actionneurs. Si un fonctionnement avancé, tel que la rétroaction en boucle fermée ou la collecte de données, est nécessaire, les actionneurs électriques présentent une option intégrée qui devrait être plus facile à utiliser pour les années à venir.
Résumé
Dans les termes les plus simples, le choix entre les actionneurs pneumatiques et les actionneurs électriques se résume à la simplicité, la précision, l'efficacité et la maintenance.
Les actionneurs pneumatiques sont plus petits, faciles à configurer et peuvent facilement répondre aux exigences de positionnement simples, à course courte et de bout en bout. Les actionneurs électriques, d'autre part, peuvent répondre à des exigences plus strictes grâce à leur précision et leur répétabilité supérieures, et ils sont bien adaptés aux applications de positionnement multipoints à longue course avec des profils de mouvement avancés.
Bien que les coûts initiaux favorisent les actionneurs pneumatiques, il est important de prendre en compte le coût total de possession, qui comprend le coût d'achat initial, les coûts d'exploitation et les coûts de maintenance. N'oubliez pas que les compresseurs d'air utilisés pour les actionneurs pneumatiques utilisent également de l'électricité. Les coûts d'exploitation et de maintenance des actionneurs électriques peuvent être inférieurs à long terme.
Le cas de la commutation d'actionneurs pneumatiques en actionneurs électriques est logique pour les applications nécessitant une position, une vitesse, une accélération et une force avec une meilleure précision et répétabilité. Ils sont également meilleurs pour la collecte de données et les applications multi-axes synchronisées.
Voici le lien produit des actionneurs linéaires électriques,
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Actionneurs pneumatiques vs actionneurs électriques : Quelle est la différence entre un actionneur linéaire pneumatique et électrique ? Quel est le meilleur ?
Publié par CaryRS le