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Défis de conception pour les actionneurs linéaires à entraînement à 180°

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Facteurs de conception et défis pour les actionneurs linéaires à entraînement à 180

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Dans leur quête d'un mouvement linéaire de précision, les concepteurs doivent comprendre les facteurs essentiels qui déterminent la conception des actionneurs linéaires à entraînement à 180°, et ce dès la phase de développement du dispositif. Ce blog fournit une vue d'ensemble des facteurs de conception essentiels pour une performance optimale et des défis que les concepteurs peuvent rencontrer dans le processus de développement des actionneurs linéaires à entraînement à 180°.

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Facteurs critiques à prendre en compte lors de la conception

Force et vitesse. Lorsque l'on opte pour un actionneur linéaire à entraînement à 180°, il est impératif d'établir les paramètres de force et de vitesse nécessaires, dictés par l'application. Divers scénarios opérationnels peuvent exister au sein de l'application, ce qui incite à prendre en compte des exigences distinctes en matière de force et de vitesse pour chaque scénario. La capacité de charge de l'actionneur linéaire comporte deux variables importantes : statique et dynamique. La capacité de charge dynamique correspond à la force appliquée lorsque l'actionneur est en mouvement, tandis que la capacité de charge statique correspond à la force appliquée lorsque l'actionneur est immobile et maintient une charge en position.

Facteur d'utilisation. Le cycle d'utilisation est un rapport entre le temps de fonctionnement de l'actionneur linéaire et le temps de cycle total. Le cycle d'utilisation détermine l'augmentation de la température de l'actionneur lorsqu'il est en mouvement, car la puissance est perdue à cause de la chaleur. Le respect des directives relatives au cycle d'utilisation permet de s'assurer que l'actionneur ne surchauffe pas le moteur et n'endommage pas les composants de l'actionneur au cours de sa durée de vie prévue. Pour ce faire, il faut comprendre la durée totale de fonctionnement de l'actionneur et le temps d'arrêt correspondant.

Course ou déplacement. La course ou la distance de déplacement requise pour l'application déterminera les spécifications de la vis d'entraînement et influencera le choix de la disposition préférée.

Durée de vie ou objectif de fiabilité. En utilisant le cycle de travail et la vitesse comme points de référence, il est possible de calculer la durée de vie nécessaire ou l'objectif de fiabilité. Ce calcul est pris en compte dans la conception et la sélection des composants du mécanisme afin de garantir la réalisation de la durée de vie ou de l'objectif de fiabilité souhaités.

Mécanismes captifs et non captifs. La conception du dispositif fournira des indications sur le type de mouvement linéaire requis de l'actionneur linéaire direct (c'est-à-dire captif ou non captif). Cette décision est essentielle pour la conception de l'actionneur et doit donc être clairement définie au début du projet.

Sélection de la vis-mère et de l'écrou. Sur la base des exigences en matière de charge et de vitesse, les spécifications de la vis d'entraînement (principalement le diamètre et le pas) peuvent être sélectionnées. La vis d'entraînement doit être évaluée en fonction de facteurs tels que la charge de flambage et la vitesse critique. Dans certaines applications, la caractéristique autobloquante de la vis d'entraînement s'avère avantageuse pour maintenir la position de la charge ; le pas de la vis d'entraînement peut donc être sélectionné en conséquence.

Le choix du matériau de l'écrou dépend de facteurs tels que la charge, la vitesse et les exigences en matière de durée de vie et de fiabilité. Dans les cas impliquant des actionneurs linéaires non captifs, la conception de l'écrou est influencée par les détails spécifiques de l'application. L'écrou peut être soit un standard facilement disponible, soit être personnalisé en fonction des spécifications de l'application. Il est possible d'adopter les écrous standard fournis par les fabricants ou d'adapter la sélection en conséquence. Inversement, les actionneurs linéaires captifs impliquent des écrous avec des engrenages intégrés.

Sélection des roulements. Pour l'étage de l'engrenage de sortie, la sélection des roulements doit être effectuée avec soin. En cas de charge axiale et radiale excessive, il convient d'envisager l'utilisation de roulements à billes. Une combinaison de roulements à billes et de paliers lisses peut être envisagée en fonction des exigences de charge, de vitesse et de durée de vie.

Efficacité. Comme ce système d'actionneur linéaire implique de multiples sous-systèmes mécaniques/électromécaniques de conversion de puissance, tels que le moteur, le réducteur, la vis mère et l'écrou, il convient de prendre en compte chacun d'entre eux individuellement, ainsi que leur combinaison, pour que le système fonctionne de manière optimale. Un facteur de sécurité doit être utilisé pour tenir compte de l'efficacité de chaque sous-système.

Résolution linéaire, précision linéaire et jeu. La résolution linéaire dépend du rapport d'engrenage, du pas de la vis mère et de la résolution du système de rétroaction. Les exigences en matière de précision linéaire et de jeu doivent être prises en compte lors de la conception du mécanisme ou de l'intégration de l'application.

Exigences en matière d'assemblage. Une fois les principaux sous-ensembles finalisés, il est impératif d'évaluer également le processus d'assemblage des composants. Le choix des techniques d'assemblage, des méthodes d'assemblage, des caractéristiques de montage, des éléments de positionnement et de toute exigence d'orientation spécifique revêt une grande importance pour la conception.

Il est essentiel de définir ces spécifications dès le départ, car la conception et le choix des matériaux seront guidés par ces conditions préalables particulières. Les facteurs énumérés ci-dessus ne constituent pas une liste exhaustive ; d'autres facteurs critiques peuvent apparaître en fonction des besoins et des exigences uniques de l'application spécifique.

Défis à relever lors du développement d'un produit

Les sous-ensembles et les composants conçus pour le mécanisme proviennent généralement de fournisseurs différents. En outre, il arrive que des sous-ensembles ou des composants personnalisés doivent être obtenus auprès de fournisseurs. Ces circonstances donnent lieu à des défis spécifiques décrits ci-dessous :

Défis d'intégration. L'acquisition de sous-ensembles et de composants auprès de différents fournisseurs peut poser des problèmes d'intégration. Assurer la compatibilité de ces divers composants peut s'avérer une tâche complexe. Une collaboration étroite avec de multiples fournisseurs devient essentielle pour concevoir une stratégie d'intégration efficace, en veillant à ce que les pièces soient harmonieusement intégrées afin d'éviter les problèmes de performance.

Pièces sur mesure. La nécessité d'intégrer des pièces personnalisées dans un actionneur linéaire peut représenter un défi important. Le fait de dépendre uniquement de pièces standard peut donner lieu à des conceptions peu pratiques ou irréalisables ou à des solutions sous-optimales. Le développement de pièces personnalisées exige du temps, des efforts et des ressources supplémentaires, ce qui risque d'allonger les délais du projet et d'accroître la complexité du développement.

Spécifications inconnues. Les nouvelles applications peuvent ne pas correspondre parfaitement aux spécifications des sous-ensembles ou des pièces standard. Si un fournisseur n'a pas de spécifications claires pour les pièces, le client et le fournisseur peuvent avoir besoin de tests supplémentaires et de résoudre des problèmes pour combler les lacunes dans les spécifications ou atténuer les risques associés.

Exigences particulières. Si les sous-ensembles ou pièces standard peuvent répondre à des besoins généraux, les applications spécifiques nécessitent souvent des attributs uniques tels que des capteurs d'environnement ou de force. Pour répondre à ces exigences particulières, il est nécessaire de collaborer avec des fournisseurs spécialisés qui peuvent fournir des composants adaptés à ces besoins distincts.

Conception et essais. La conception d'un actionneur linéaire nécessite des essais au niveau de l'actionneur ainsi que des essais d'application. Pour le concepteur, la tâche consistant à concevoir, tester et qualifier l'ensemble de l'actionneur linéaire peut être considérable.

Conclusion

Lors de la conception d'un système d'actionneur linéaire, il est essentiel de prendre en compte plusieurs facteurs clés qui jouent un rôle essentiel dans le processus global, notamment la conception, l'assemblage et les essais du système. L'intégration de composants provenant de différents fournisseurs, l'adaptation à des exigences de pièces personnalisées, la gestion de spécifications inconnues et la prise en compte de besoins spécialisés peuvent poser des problèmes. Pour relever efficacement ces défis, il faut collaborer étroitement avec les fournisseurs et développer des pièces sur mesure afin d'assurer une intégration sans faille.

Le processus de développement des actionneurs linéaires peut avoir un impact significatif sur la portée et les délais du projet. Le succès de la conception de la bonne solution de mouvement dépend de la compréhension des exigences de l'application, de la connaissance approfondie des facteurs critiques de conception et de développement d'un actionneur linéaire à entraînement à 180°, et de la capacité à surmonter les différents défis liés à la conception et à la chaîne d'approvisionnement.