Qu'est-ce qu'un actionneur ?

Un actionneur est un composant qui permet aux machines d'effectuer des mouvements physiques en convertissant l'énergie, souvent électrique, pneumatique ou hydraulique, en force mécanique. En termes simples, c'est le composant de toute machine qui permet le mouvement.

Parfois, pour répondre à la question de savoir à quoi sert un actionneur, on compare ce processus au fonctionnement du corps humain. À l'instar des muscles qui permettent de convertir l'énergie en un mouvement, comme celui des bras ou des jambes, les actionneurs fonctionnent dans une machine pour effectuer une action mécanique.

En termes simples, un actionneur est un dispositif qui convertit l'énergie, électrique, hydraulique ou pneumatique , en une puissance mécanique contrôlable. La quantité et la nature de l'énergie consommée dépendent du type d'énergie à convertir et de la fonction de l'actionneur. Les actionneurs électriques fonctionnent avec un courant ou une tension électrique ; pour les actionneurs hydrauliques, il s'agit d'un liquide incompressible, et pour les actionneurs pneumatiques, de l'air.

Voici les composants habituels qui font partie du fonctionnement d’un actionneur :

• Source d'énergie : Souvent présentes sous la forme de vannes proportionnelles hydrauliques et d'onduleurs électriques, elles fournissent l'énergie nécessaire à l'entraînement de l'actionneur. Dans le secteur industriel, ces sources sont souvent électriques ou hydrauliques et peuvent convertir leur source d'entrée en une valeur de sortie suivant les mesures définies par le contrôleur.
• Actionneur : Le dispositif réel qui convertit l’énergie fournie en force mécanique.
• Charge mécanique : L'énergie convertie par l'actionneur est généralement utilisée pour faire fonctionner un dispositif mécanique. La charge mécanique désigne le système mécanique entraîné par l'actionneur.
• Contrôleur : Un contrôleur garantit que le système fonctionne de manière transparente avec les quantités d'entrée appropriées et d'autres points de consigne décidés par un opérateur.

Types d'actionneurs linéaires

Selon le type de mouvement qu'ils effectuent et la source d'énergie utilisée pour leur fonctionnement, il existe différents types d'actionneurs. Voici une liste des différents types d'actionneurs linéaires :

Comme leur nom l'indique, les actionneurs linéaires électriques utilisent l'énergie électrique pour réaliser des mouvements rectilignes grâce à divers composants internes fonctionnant ensemble. Ils actionnent un arbre en mouvement de va-et-vient grâce à des signaux électriques. Ils fonctionnent avec un moteur qui génère un mouvement de rotation à grande vitesse et un réducteur qui ralentit son impact. Cela augmente le couple nécessaire à la rotation d'une vis mère, ce qui entraîne le mouvement linéaire d'un arbre ou d'un écrou d'entraînement.

Les moteurs à courant continu avec et sans balais sont couramment utilisés pour l'entraînement rotatif des actionneurs électriques. L'utilisation de différents engrenages permet également d'obtenir différentes vitesses ; des vitesses plus élevées entraînent une force moindre. Un interrupteur de fin de course, situé à l'extrémité supérieure et inférieure de l'arbre principal de l'actionneur, arrête la vis lorsqu'elle atteint la fin de sa course. Lorsque l'arbre atteint son extrémité, l'interrupteur coupe l'alimentation du moteur. Cependant, une diode câblée en parallèle à l'interrupteur permet au courant de circuler dans le sens inverse, ce qui permet d'inverser le sens de rotation si nécessaire.

La fonction d'un actionneur linéaire hydraulique est la même que celle d'un actionneur linéaire électrique : générer un mouvement mécanique rectiligne. La différence réside dans le fait que les actionneurs linéaires hydrauliques y parviennent grâce à une pression déséquilibrée appliquée par un fluide hydraulique sur un piston dans un cylindre creux, ce qui peut générer un couple suffisamment important pour déplacer un objet externe.

Le principal avantage d'un actionneur hydraulique linéaire réside dans le couple élevé qu'il peut générer. En effet, les liquides sont quasiment incompressibles. Les actionneurs hydrauliques à simple effet sont dotés de pistons qui ne peuvent se déplacer que dans un seul sens, et un ressort est nécessaire pour le mouvement inverse. Un actionneur hydraulique à double effet applique une pression aux deux extrémités pour permettre un mouvement similaire des deux côtés.

Les actionneurs pneumatiques sont souvent considérés comme les plus économiques et les plus simples de tous. Ils utilisent de l'air comprimé pour créer un mouvement, soit par l'extension et la rétraction d'un piston, soit, plus rarement, par l'intermédiaire d'un chariot roulant sur une allée ou un tube cylindrique. La rétraction du piston s'effectue soit par un ressort, soit par l'alimentation en fluide par l'autre extrémité.

Les actionneurs linéaires pneumatiques sont particulièrement adaptés pour atteindre une vitesse et un couple élevés dans un encombrement relativement réduit. Leur point fort réside dans leur mouvement rapide point à point, et ils sont peu endommagés par les arrêts brusques. Leur robustesse les rend particulièrement adaptés aux dispositifs nécessitant une protection antidéflagrante ou une résistance aux conditions difficiles, comme les températures élevées.

Un guide complet de A à Z sur la sélection, le test et la mise en œuvre du mouvement linéaire pour toute application. Rédigé par des ingénieurs, pour des ingénieurs.

Facilité d'utilisation

L'un des avantages des actionneurs linéaires électriques réside dans leur simplicité d'utilisation, car ils constituent une alternative pratique pour produire un mouvement linéaire. Les actionneurs électriques standard utilisent un moteur CC à balais et se déploient et se rétractent simplement à deux fils. Le raccordement d'un actionneur à un interrupteur à bascule ou à un boîtier de commande permet une installation propre et ordonnée, sans tubes, vannes ou flexibles, contrairement aux systèmes hydrauliques et pneumatiques.

Bien que les alternatives puissent avoir un coût initial inférieur pour produire un mouvement linéaire, les actionneurs linéaires électriques éliminent l'inconvénient de tout le travail supplémentaire requis pour les intégrer en tant que solutions rapides.

Faible entretien

Les actionneurs linéaires électriques sont autolubrifiés en interne pendant toute leur durée de vie et ne nécessitent aucun entretien lorsqu'ils sont utilisés dans les limites de leurs valeurs nominales. Cela permet de gagner du temps et de réduire les ressources tout au long de leur durée de vie. Des options avec protection contre l'eau et protection contre le brouillard salin sont également disponibles pour une meilleure résistance à la corrosion. Leur durée de vie est ainsi prolongée, ce qui réduit les remplacements fréquents.

Fonctionnement respectueux de l'environnement

Les alternatives comme l'hydraulique et la pneumatique nécessitent davantage de composants fonctionnels, comme des échangeurs de chaleur, des réservoirs de fluide, des régulateurs et des compresseurs. Les matériaux supplémentaires et la chaleur générée par ces composants ont un impact plus important sur l'environnement. Les actionneurs électriques constituent un moyen écologique de réaliser un mouvement linéaire sans risque de pollution des océans par des fuites de pétrole. Leur fonctionnement écologique peut également réduire le travail supplémentaire requis par certains constructeurs pour se conformer aux réglementations spécifiques en matière de santé et de sécurité.

Lors de l'achat d'un actionneur, il est essentiel de déterminer le modèle le mieux adapté à vos besoins, en fonction de sa conception et de ses caractéristiques nominales. Voici quelques points clés pour choisir l'actionneur le mieux adapté à vos besoins :

1. Exigences de charge : désigne la force requise par votre application. Cela influencera le choix du modèle d'actionneur.
2. Vitesse : Selon l'application, vous aurez besoin d'un actionneur linéaire rapide ou lent. Choisissez-le en fonction des besoins de votre application.
3. Longueur de course : indique la distance de déplacement de l'actionneur. Assurez-vous que la longueur de course corresponde aux exigences de votre projet.
4. Besoins en énergie électrique : Les besoins en tension et en courant de chaque modèle d'actionneur peuvent varier. Tenez compte des options de tension et d'alimentation disponibles pour votre actionneur.
5. Résistance environnementale : Tenez compte de votre application et de l’environnement pour déterminer si votre actionneur linéaire doit résister à un certain niveau de poussière, de pénétration de liquide et/ou de corrosion.
6. Retour d'information positionnel : déterminez si votre application nécessitera un certain niveau de mouvement de précision/capacités avancées ou si un contrôle manuel de base avant et arrière est approprié.
7. Compatibilité du système de contrôle : Choisissez des systèmes de contrôle compatibles avec les actionneurs électriques choisis. Si vous possédez déjà des systèmes de contrôle, assurez-vous que les actionneurs choisis sont compatibles.

Consultez notre chaîne YouTube pour découvrir notre gamme d'actionneurs. Nous proposons également un guide téléchargeable avec des questions pour aider les ingénieurs, les acheteurs et les responsables d'exploitation à choisir le modèle le plus adapté à leurs besoins.

Exigences de charge

Plusieurs facteurs entrent en jeu pour déterminer la force nominale adaptée aux exigences de charge d'une application. Parmi les variables, on peut citer la charge, l'angle d'application et les dimensions de la charge. Les exigences de charge se mesurent par la force nécessaire pour pousser et/ou tirer directement sur l'arbre d'un actionneur (exemples : lb, kg, Newton). Utilisez notre outil de calcul d'actionneur pour obtenir des estimations initiales et vous servir de point de référence pour les modèles d'actionneurs que vous pouvez envisager.

Indice de vitesse

Les vitesses de déplacement dépendent généralement des options de force nominale pour lesquelles l'actionneur a été configuré. Certains modèles proposent plusieurs options de force nominale, sélectionnables lors de la commande en ligne. Ces différentes options de force nominale ont leurs rapports de démultiplication internes ajustés à un certain couple, qui affecte également la vitesse de déplacement de l'actionneur. La vitesse d'un actionneur est mesurée par la distance parcourue sur une période donnée (exemple : pouce/seconde, mm/seconde).

Longueur de course

La longueur de trou à trou (H2H) d'un actionneur, mesurée du centre du trou de montage arrière au centre du trou de montage avant, est affectée par la longueur de course. En effet, une course plus longue nécessite un actionneur doté d'un corps plus long pour loger l'arbre fermé. La longueur de course se calcule en soustrayant la longueur H2H (fermée) de la longueur H2H (ouverte) de l'actionneur (exemple : pouces ou mm).

Besoins en énergie électrique

Une application peut être équipée d'une source d'alimentation électrique préexistante ou d'une alimentation nouvellement installée, avec des puissances nominales et des exigences spécifiques. Vérifiez la tension (VCC ou VCA) et le courant (Ampères ou A) de la ou des sources d'alimentation et du ou des actionneurs afin de vérifier qu'ils se situent dans une plage appropriée. En règle générale, l'alimentation doit avoir un courant nominal supérieur au courant maximal requis combiné de tous les appareils qui y sont connectés.

Actionneurs 12 V ou 24 V : lequel choisir ?

Résistance environnementale

Le système d'indice de protection (IP) utilise un système à deux chiffres pour définir l'indice de protection de tous les produits. Le premier chiffre représente la protection contre les solides, et le second contre les liquides. Le code IP a été conçu pour normaliser les indices de protection et limiter les erreurs d'interprétation et de représentation quant à la capacité de protection d'un produit. L'indice de protection contre le brouillard salin est essentiel pour la protection contre la corrosion pouvant survenir sur les routes, les plages, l'eau salée, etc.

Rétroaction positionnelle

Des dispositifs de rétroaction de position intégrés, tels que des codeurs, des capteurs à effet Hall, des potentiomètres, etc., servent à transmettre des signaux qui seront lus par un contrôleur afin de déterminer la position de la course de l'actionneur. Cela permet de gérer plusieurs actionneurs simultanément à la même vitesse et en mouvement synchrone, de mémoriser les préréglages et/ou d'afficher la position.

Compatibilité du système de contrôle

Vérifiez que votre actionneur dispose des protocoles de communication et du retour de position compatibles avec les contrôleurs que vous envisagez. Par exemple, les servomoteurs de précision PA-12-T (TTL/PWM) et PA-12-R (RS-485) offrent un contrôle de position précis avec une exactitude jusqu'à 100 µm et nécessitentdes protocoles de communication avancés pour atteindre de telles performances. Il convient également de vérifier la compatibilité du moteur de votre actionneur avec un système de contrôle. Les moteurs sans balais à fonctionnement continu, tels que ceux de nos actionneurs linéaires personnalisés PA-14, requièrent des boîtiers de contrôle compatibles, comme le boîtier LC-241.

Pour savoir quels boîtiers de commande et actionneurs sont compatibles entre eux, consultez nos tableaux comparatifs et de compatibilité des boîtiers de commande ci-dessous :

Fonctions programmables

Les boîtiers de commande, comme ceux de notre série FLTCON, permettent de programmer des fonctions, des dispositifs de sécurité et d'autres paramètres utilisateur accessibles via la télécommande. Lorsqu'ils sont connectés à plusieurs actionneurs à effet Hall, les boîtiers FLTCON assurent la synchronisation des moteurs afin qu'ils se déplacent ensemble à la même vitesse.

Commandes manuelles de base

Tenez compte des contraintes budgétaires du projet et choisissez un système de commande offrant le meilleur rapport qualité-prix tout en répondant à vos exigences de performance. Par exemple, pour des projets d'intérieur simples ne nécessitant pas une grande précision , un simple interrupteur à bascule, sans protection élevée contre les infiltrations, peut parfaitement convenir pour commander un micro-actionneur linéaire ou un mini-actionneur linéaire à deux fils à un prix abordable.

Les actionneurs linéaires électriques se déclinent en une grande variété de modèles, chacun étant conçu pour répondre à des exigences de performance, des conditions environnementales et des contraintes d'espace spécifiques. Des micro-unités compactes qui s'intègrent dans les espaces les plus restreints aux modèles industriels robustes capables de déplacer des charges de plusieurs tonnes, chaque catégorie offre des avantages et des applications uniques.

Des facteurs tels que la taille, la force admissible, la course et l'environnement d'exploitation sont autant d'éléments déterminants pour choisir l'actionneur adapté à l'application. Comprendre les caractéristiques et les spécificités des différents types d'actionneurs (tubulaires, micro, industriels, mini, standard, sur rails et télescopiques) vous permettra de sélectionner la solution optimale pour votre projet, qu'il s'agisse de robotique de précision, de machines de grande taille ou de systèmes d'automatisation sur mesure.

Pour comparer nos différents modèles d'actionneurs linéaires, nous disposons de notre outil de comparaison d'actionneurs et avons compilé un tableau comparatif de référence.

Micro-actionneurs

Les micro-actionneurs sont conçus pour les applications où l'espace est extrêmement limité. Leur format compact permet leur intégration dans des systèmes réduits, au détriment toutefois de la force de réaction, généralement faible à moyenne. Certaines variantes de micro-actionneurs excellent dans le positionnement de haute précision plutôt que dans le levage de charges lourdes et sont souvent choisies pour leur légèreté et leur adaptabilité.

Mini-actionneurs

Les mini-actionneurs comblent l'écart entre les micro-actionneurs et les actionneurs standard, offrant un équilibre entre compacité et force modérée. Leur conception leur permet de s'intégrer dans des applications où l'espace est limité, tout en offrant des performances adaptées à divers besoins d'automatisation. Les mini-actionneurs offrent une grande flexibilité sans trop sacrifier la force ni la course, ce qui en fait une solution polyvalente pour les applications de moyenne envergure nécessitant un espace réduit. Nous proposons également un questionnaire en ligne pour vous aider à choisir parmi notre gamme de micro-actionneurs et de mini-actionneurs le modèle le plus adapté à vos besoins.

Actionneurs standard

Les actionneurs standard constituent la catégorie la plus courante et la plus polyvalente, conçue pour une utilisation générale dans de nombreux secteurs industriels. Ils sont disponibles en de nombreuses courses et forces nominales, et offrent une large compatibilité avec les systèmes de commande. Leur intégration aisée s'effectue aussi bien dans des configurations simples que complexes, avec fonctions de retour d'information. Leur excellent rapport performance/disponibilité/prix en fait le choix idéal pour les projets exigeant une grande fiabilité sans contraintes spécifiques.

Actionneurs industriels

Les actionneurs industriels sont conçus pour les applications exigeantes nécessitant une force maximale et une grande résistance aux intempéries. Fabriqués avec des matériaux robustes, des moteurs haute capacité et des systèmes d'engrenages résistants, ils peuvent générer des forces supérieures à 1 360 kg (3 000 lb). Nombre d'entre eux offrent des options de montage personnalisables et sont conformes aux normes industrielles. Dans les environnements où la disponibilité et la capacité de charge sont essentielles, les actionneurs industriels garantissent la durabilité et la fiabilité nécessaires aux conditions les plus difficiles.

Actionneurs tubulaires

Les actionneurs tubulaires se caractérisent par un boîtier cylindrique qui leur confère une apparence élégante et discrète, alliant fonctionnalité et esthétique. Leur conception fermée leur assure souvent un indice de protection élevé, tel que IP65 ou supérieur, garantissant une protection fiable contre la poussière et l'eau. La conception tubulaire permet une largeur et une hauteur réduites, au prix d'une longueur rétractée plus importante. Ils sont ainsi parfaitement adaptés aux environnements extérieurs, aux applications où l'actionneur est exposé aux intempéries et aux installations où l'espace est limité.

Actionneurs de chenilles

Les actionneurs sur rails fonctionnent différemment des modèles à tiges traditionnels. Ils utilisent un chariot coulissant interne pour créer un mouvement à l'intérieur d'un corps de longueur fixe. Leur longueur restant constante quelle que soit la course, ils sont idéaux pour les situations où l'espace d'extension est limité. Cette conception améliore la stabilité, car le chariot mobile présente de multiples points de contact avec une trajectoire prédéfinie, au lieu d'être suspendu dans le vide. L'architecture ouverte des actionneurs sur rails les rendant plus sensibles à la poussière et à l'eau que les modèles conventionnels étanches, ils sont davantage adaptés aux applications en intérieur.

Actionneurs télescopiques

Les actionneurs télescopiques utilisent plusieurs étages d'arbres emboîtés les uns dans les autres, à l'instar des sections d'un télescope. Cette conception leur permet d'atteindre de grandes courses sans nécessiter une grande longueur rétractée, ce qui les rend idéaux pour les applications où l'espace est très restreint. Similaires aux colonnes de levage, ils sont souvent plus complexes mécaniquement, mais offrent des capacités uniques que les actionneurs standard ne peuvent égaler. En combinant un rangement compact et une grande capacité d'extension, les actionneurs télescopiques constituent une solution efficace pour atteindre des zones éloignées dans les espaces restreints.

The simplest way to ensure you have the correct mounting brackets for your linear actuator will be to source your mounting brackets from the original manufacturer of the actuator and verify they are compatible. For more information, we offer our mounting brackets compatibility chart and product descriptions under each of our actuators. Other manufacturers may also have similar sources; however, you can also reach out for customer support as needed. For certain cases, users with unique requirements or specialized applications may have to consider custom-making their own brackets according to the measurements, design, and shape they need. Check out our actuator 3D drawings as a source for additional reference.

Il est tout aussi important de choisir des supports de montage compatibles pour vos actionneurs linéaires que de choisir une méthode de montage adaptée à votre application. Vous trouverez ci-dessous deux méthodes courantes pour monter un actionneur linéaire électrique.

• Montage à double pivot
• Montage stationnaire

Montage à double pivot

Le montage à double pivot consiste à fixer un actionneur de chaque côté à l'aide d'un point de fixation pivotant librement, généralement constitué d'un axe de montage ou d'une chape. Ce montage permet à l'actionneur de pivoter d'un côté ou de l'autre lors de ses déploiements et rétractions, permettant ainsi d'obtenir un mouvement à trajectoire fixe avec deux points de pivotement libres.

Un exemple d'application de cette méthode est l'ouverture et la fermeture automatiques des portes d'un poulailler . Lorsque l'actionneur sort, les deux points fixes permettent à la porte de s'ouvrir. L'action de fermeture et d'ouverture de la porte entraîne des variations d'angle, mais le pivot offre un espace suffisant pour la rotation des deux points de fixation. Lors de l'utilisation de cette méthode, assurez-vous qu'il y a suffisamment d'espace pour que l'actionneur puisse sortir, sans aucun obstacle.

Montage stationnaire

Pour le montage fixe, l'arbre peut sortir et se rétracter du boîtier en ligne droite, tandis que le reste de l'actionneur est monté en position fixe. Un support de montage pour le boîtier de l'arbre peut être utilisé pour maintenir l'actionneur parfaitement aligné sur la surface de montage. Ce type de montage est couramment utilisé pour réaliser des actions telles que pousser et tirer un accessoire de face. Par exemple, ce type de montage est idéal pour verrouiller et déverrouiller un loquet de porte coulissante . Lors du choix de cette méthode, assurez-vous que le dispositif de montage peut supporter la charge appliquée par l'actionneur.

La polyvalence des actionneurs linéaires électriques, leur fonctionnement efficace, leur construction robuste, leurs options de personnalisation et leurs hautes performances ouvrent un champ des possibles infini. Voici quelques exemples d'applications et de secteurs d'activité où ils sont utilisés :

• Domotique : Le confort et la sécurité accrus offerts par les serrures de sécurité, les pergolas motorisées à lames orientables, les portes automatiques et les stores font des actionneurs des solutions prisées pour les maisons intelligentes. Les appareils électroménagers comme les téléviseurs peuvent être placés à la hauteur optimale sans effort grâce à des supports TV équipés d’actionneurs électriques linéaires. Il existe également des tables relevables qui utilisent des actionneurs pour ajuster leur hauteur selon les besoins des utilisateurs.

Applications des actionneurs électriques dans la domotique :

• Projets personnalisés/DIY : Dans de nombreux cas, le prototypage d’un nouveau produit ou la création de versions à petite échelle constituent une étape cruciale pour identifier les difficultés potentielles à résoudre avant de finaliser le projet. Les parcs d’attractions et les costumes d’Halloween personnalisés utilisent des animatroniques, des robots de cinéma et des accessoires à effets spéciaux qui captivent le public par des mouvements plus vrais que nature.
  
• Secteur médical : Dans le domaine médical, le contrôle précis des microactionneurs est essentiel pour les équipements de gestion des fluides, de pilotage des robots chirurgicaux et de positionnement du matériel médical. Les lits, fauteuils, équipements de rééducation et appareils d’imagerie médicale peuvent intégrer des mini-actionneurs pour un fonctionnement silencieux et fluide en milieu hospitalier.
  
• Industrie automobile : Les applications automobiles couvrent une grande variété de cas d’utilisation et nécessitent des solutions innovantes avec des actionneurs linéaires sur mesure, conçus pour répondre à la demande croissante. Parmi ces applications, on peut citer l’ouverture de compartiments de rangement, le levage de cellules de camping-car, l’inclinaison des rétroviseurs, le réglage des vitres et des sièges, ainsi que l’automatisation des transformations de toit.
• Applications marines : Grâce à leur conception étanche et résistante à l’eau, et à leurs performances polyvalentes, les actionneurs linéaires électriques sont très prisés dans les applications marines et chez les équipementiers. Par exemple, pour les tours de wakeboard, les compartiments intérieurs et les commandes de marche arrière, ces actionneurs offrent flexibilité et fonctionnement propre, conformes aux réglementations maritimes et environnementales.
  
• Industrie manufacturière : Les usines de fabrication les utilisent pour la manutention des matériaux, notamment pour les équipements de découpe à mouvement vertical et les vannes qui régulent le flux des matières premières. Les robots et les bras robotisés, tant dans l’industrie manufacturière que dans d’autres secteurs, font également appel à des systèmes d’actionneurs linéaires pour réaliser des mouvements rectilignes.
• Énergies renouvelables : Les systèmes de suivi solaire sont essentiels aux installations solaires modernes. Conçus pour optimiser l’alignement des panneaux solaires avec le soleil, ils permettent de maximiser la production d’énergie. Les actionneurs linéaires électriques améliorent considérablement le fonctionnement de ces systèmes grâce à un contrôle précis, une automatisation avancée et des dispositifs de sécurité robustes.

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