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Comment fonctionne un vérin électrique et où est-il utilisé ?

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Les vérins électriques sont l'un des fruits du développement de la haute technologie et de la quatrième révolution industrielle.

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La logique de base des vérins électriques est de fournir un travail utile en convertissant le mouvement rotatif (circulaire) d'un élément d'entraînement en un mouvement linéaire (droit). Les modèles de vérins électriques diffèrent selon le type de moteur qui fournira le mouvement de rotation, le type d'arbre à vis qui fournira le mouvement linéaire et les types de connexion qui permettent de combiner ces deux composants.
Les vérins électriques sont souvent comparés aux vérins pneumatiques en raison de leurs domaines d'application. Cette comparaison peut parfois être faite avec les vérins hydrauliques. Les trois systèmes présentent des avantages et des inconvénients en fonction de leurs caractéristiques. Les utilisateurs doivent tenir compte de ces aspects lorsqu'ils choisissent des produits pour leur application. Les vérins électriques sont utilisés dans la fabrication de machines, l'industrie automobile et sa sous-industrie, l'alimentation, le textile, l'emballage et le conditionnement, les dispositifs de santé, les dispositifs d'essai, la robotique et les applications électroniques. Les vérins électriques sont séparés des autres systèmes et ont une structure mécanique. Le mouvement est assuré par un arbre à vis placé dans un corps. La vis à billes permet le transfert de puissance en convertissant le mouvement circulaire qu'elle reçoit du moteur en mouvement linéaire. En fonction des produits mécaniques utilisés dans les vérins électriques et du type de moteur, une grande précision de position, un contrôle de la vitesse et un contrôle de la force sont assurés.

Structure des vérins électriques
La structure des vérins électriques se compose essentiellement de trois éléments principaux. Comme la partie cylindre peut être évaluée séparément, le moteur est généralement considéré comme intégré.

1. Cylindre
Le cylindre est l'élément qui effectue le travail en convertissant le mouvement circulaire qu'il reçoit du moteur en mouvement linéaire. Selon les produits mécaniques utilisés, la capacité de charge maximale, la précision de positionnement, la vitesse maximale et la longueur de course maximale du cylindre varient.

2. Adaptateur de connexion du moteur
Il s'agit du mécanisme qui transmet le mouvement du moteur au vérin. Il est connecté entre le cylindre et le moteur. Selon l'application, le moteur peut être monté axialement ou parallèlement au cylindre.

3. Le moteur
Le moteur est la principale source d'énergie du cylindre. Il donne au vérin son mouvement. Vérins électriques ; ils peuvent être utilisés avec l'intégration d'un servomoteur, d'un moteur pas à pas, d'un moteur à courant continu ou d'un moteur à courant alternatif.
La force appliquée par un vérin électrique avec servomoteur intégré peut être contrôlée sans nécessiter d'équipement externe. Avec un vérin électrique utilisé avec un servomoteur, un positionnement de haute précision peut être effectué dans plus d'une position. Il est possible de recevoir un retour d'information sur le positionnement effectué. Les valeurs de vitesse et d'accélération du vérin électrique peuvent être modifiées au cours du processus. Toutes ces opérations peuvent être contrôlées par un automate programmable. Pour d'autres types de générateurs de mouvement, ces opérations sont possibles avec l'ajout d'un équipement externe (capteur, échelle linéaire, etc.).

Caractéristiques du vérin électrique
1. Contrôle de position avec un vérin électrique
Il est possible d'effectuer un positionnement précis dans plus d'une position avec les vérins électriques. La précision de positionnement du vérin électrique dépend de la précision de la vis à billes et de l'élément de lecture de position utilisés. Le vérin parcourt le pas de la vis à billes à chaque tour du moteur. Dès que le mouvement s'arrête, le cylindre est positionné. En contrôlant le mouvement à donner à la vis à billes, le cylindre peut être positionné dans la position souhaitée.
Alors qu'une précision de positionnement de 0,02 mm peut être obtenue en utilisant un arbre à vis à billes dans les vérins électriques, cette valeur reste de l'ordre de 0,1 mm avec l'utilisation d'un arbre trapézoïdal. Le choix de l'élément de lecture de position (codeur, échelle linéaire, etc.) doit être adapté aux valeurs de précision de positionnement souhaitées.
Avec un vérin électrique intégré à un servomoteur, les informations de position peuvent être lues sans avoir recours à des éléments externes. Ces informations peuvent être traitées et évaluées. Le vérin est positionné dans sa deuxième position après avoir attendu un certain temps dans sa première position. Le nombre de positions n'est pas limité à deux, il peut être augmenté.
Si les vérins électriques sont utilisés avec des moteurs qui n'ont pas d'élément de lecture de position interne, un équipement externe est nécessaire pour effectuer le contrôle de position. Le positionnement peut être effectué en contrôlant le mouvement du vérin à l'aide des informations de position reçues de l'équipement externe.

2. Contrôle de la vitesse avec un vérin électrique
La vitesse du vérin électrique dépend du pas de la vis à billes et de la vitesse du moteur. La vitesse peut être contrôlée en modifiant le nombre de tours de la vis à billes. La vitesse peut être modifiée en changeant la vitesse du moteur pendant le mouvement. Les pertes de temps peuvent être éliminées en ajustant les accélérations en fonction de l'application. Alors que le cylindre se déplace à une vitesse réduite pour atteindre sa première position, après un certain temps, il se déplace à une vitesse plus élevée pour atteindre sa deuxième position.

3. Contrôle de l'accélération du vérin électrique
En modifiant les valeurs d'accélération et de décélération du moteur intégré au vérin électrique, il est possible de contrôler l'accélération du vérin. Cela permet d'éviter les démarrages et les arrêts hasardeux du vérin sous de lourdes charges. Dans les applications nécessitant des temps de cycle rapides, il est possible d'obtenir les temps de cycle souhaités en réglant les démarrages et les arrêts rapides. Le vérin atteint une certaine vitesse avec différentes valeurs d'accélération.

4. Contrôle de la force avec le vérin électrique
La force appliquée par le vérin électrique dépend de la puissance du moteur utilisé et de la structure mécanique du vérin. La force du vérin peut être contrôlée en contrôlant la puissance du moteur. Aujourd'hui, des forces de 300 kN sont obtenues avec des vérins électriques.
La force peut être contrôlée en utilisant le mode couple du moteur dans le vérin électrique avec servomoteur intégré. Le vérin peut être contraint par une certaine force, restant constant sous une certaine force. Les informations relatives à la force et à la position peuvent être lues. Ces informations peuvent être traitées et évaluées. Il peut être nécessaire d'utiliser le capteur de force en fonction de la sensibilité souhaitée pour les informations relatives à la force. Ces informations peuvent être obtenues en utilisant le capteur de force lorsque le moteur est utilisé sans mode couple dans le cylindre électrique.

Les vérins électriques sont l'un des fruits du développement de la haute technologie et de la quatrième révolution industrielle. L'utilisation généralisée de systèmes intelligents avec des nombres de cycles élevés, permettant la production de différents produits sur la même machine, et des coûts d'exploitation faibles, augmente le besoin de vérins électriques. On s'attend à ce que ces produits prennent largement leur place au fil du temps, car ils offrent de nombreux avantages par rapport aux vérins qui bénéficient de la puissance des fluides. Les vérins électriques sont séparés des autres systèmes et ont une structure mécanique. Le mouvement est assuré par un arbre à vis placé dans un corps. La vis à billes permet le transfert de puissance en convertissant le mouvement circulaire qu'elle reçoit du moteur en mouvement linéaire. En fonction des produits mécaniques utilisés dans les vérins électriques et du type de moteur, une grande précision de position, un contrôle de la vitesse et un contrôle de la force sont assurés. Outre les avantages qu'ils procurent à l'utilisateur, les vérins électriques sont des produits respectueux de l'environnement. En termes d'efficacité énergétique, qui est l'une de nos plus grandes responsabilités aujourd'hui, les vérins électriques sont très sensibles par rapport à d'autres systèmes. Après 2000 heures d'essais dans les mêmes conditions, à la même charge et à la même vitesse, le vérin électrique s'est avéré 11 fois plus efficace en termes de consommation d'énergie que le vérin pneumatique.