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Comment choisir un vérin linéaire à accouplement direct

18 Mar 2021
Experts Kollmorgen

Plusieurs paramètres sont à prendre en considération lors du choix d'un vérin linéaire à accouplement direct pour une application spécifique, comme la vitesse et la force requises, le profil de mouvement, l'enveloppe physique disponible et des facteurs environnementaux. La solution de vérin retenue doit donc produire la vitesse et la force de charge voulues, tenir dans l'espace disponible et fonctionner adéquatement dans les conditions environnementales imposées de l'application.

Un vérin linéaire fait partie d'un mécanisme complet qui impulse un mouvement à une charge, pour la déplacer, la soulever, l'inspecter, etc. Le moteur linéaire est le muscle du vérin linéaire qui fournit la puissance et la vitesse nécessaires (point de charge requis) pour exécuter une fonction donnée. La manière la plus rapide et fiable de déterminer ces besoins est d'utiliser un outil de dimensionnement du moteur qui calcule les points de charge requis par le moteur et analyse les informations concernant la charge, les éléments de transmission et le profil de mouvement pour choisir dans la base de données un moteur qui correspond aux paramètres. Lors de la détermination des points de charge initiaux, l'outil de dimensionnement recherche la solution optimale et affine les options de moteur en fonction de la force et de la vitesse requises, du rapport d'inertie et des marges associées obtenues à partir des valeurs nominales du moteur.

La taille physique d'un moteur linéaire est principalement déterminée par sa capacité à produire une force continue. Toutes les conceptions de moteur linéaire permettent soit de déplacer le piston avec la voie magnétique fixe, soit de déplacer la voie magnétique tandis que le piston est fixe. Il existe des moteurs linéaires à noyau en fer et sans fer (canal en U).

Une conception à noyau en fer, avec sa capacité de production de flux élevée rendue possible par le contrefer du piston, est idéale pour obtenir des forces de poussée supérieures. Les moteurs à noyau en fer fonctionnent sur une voie magnétique plate et tendent à présenter une certaine oscillation de force due au cogging. Avec sa structure à masse moindre, une conception sans fer convient à des accélérations rapides. Les moteurs sans fer fonctionnent dans un système à canal en U avec des aimants des deux côtés du piston et leur cogging est nul.

Les vérins linéaires à accouplement direct sont disponibles dans deux configurations de base : sous la forme d'un bobinage moteur et d'une voie magnétique, afin d'être intégrés dans le mécanisme de l'application ou dans des étages ou des vérins linéaires pré-construits. Dans la version en kit, le concepteur de la machine maîtrise totalement l'intégration du moteur linéaire dans la machine. Le concepteur doit tenir compte des éléments mécaniques nécessaires pour monter le moteur, du choix et du placement de la rétroaction, de la gestion des câbles et du choix des roulements. Dans un vérin linéaire pré-construit, tous les éléments mécaniques à l'appui du moteur linéaire sont prédéterminés de manière à pouvoir être intégrés rapidement dans la machine. Les vérins linéaires pré-construits permettent généralement un choix limité de force et de longueurs de couple, tandis que l'approche par kit offre beaucoup plus de flexibilité.

Les considérations environnementales et thermiques des moteurs linéaires sont les mêmes que pour n'importe quel servomoteur. Un aspect important d'un servomoteur linéaire est l'accumulation potentielle sur la voie magnétique de particules métalliques ou autres, qui peuvent endommager le piston ou les aimants. Dans des applications d'usinage, un soufflet ou un revêtement similaire peut protéger les aimants et l'entrefer de l'accumulation de débris indésirables.

Une prise en compte minutieuse des exigences d'espace du moteur et des conditions environnementales, en plus des besoins en vitesse et en force, permettra de choisir à coup sûr le bon vérin linéaire à accouplement direct.

À propos de l'auteur

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Ce blog est le fruit d'une collaboration entre une équipe d'experts en mouvement et en automatisation de Kollmorgen, comprenant des ingénieurs, du personnel du service clientèle et des experts de la conception. Quelle que soit l'avancée de votre projet, nous sommes là pour vous aider.

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