7 raisons d'envisager de remplacer vos actionneurs pneumatiques et hydrauliques par des vérins électriques

Par contenu sponsorisé | 14 août 2023

Depuis des décennies, les actionneurs pneumatiques et hydrauliques constituent des technologies incontournables dans le domaine de l'automatisation industrielle, mais ils présentent autant d'inconvénients que d'avantages, en particulier les actionneurs pneumatiques. Entre-temps, les vérins électriques ont fait de grands progrès, au point que les équipementiers et les intégrateurs de systèmes les choisissent de plus en plus chaque fois que cela est possible. Par rapport aux technologies pneumatiques et hydrauliques, les vérins électriques offrent une efficacité et des performances de positionnement nettement supérieures, ainsi qu'une maintenance et des temps d'arrêt réduits dans un boîtier plus petit. Le résultat est le coût total de possession (TCO) le plus bas des trois technologies.

Avec les progrès techniques continus, les vérins électriques peuvent générer des forces compétitives avec les actionneurs pneumatiques et avec un pourcentage d'actionneurs hydrauliques. Pour les applications industrielles, les vérins pneumatiques et hydrauliques ne doivent plus être considérés comme une évidence. Examinons sept raisons pour lesquelles vous devriez envisager des vérins électriques pour votre prochain projet.

La terminologie courante consiste à appeler les actionneurs pneumatiques et hydrauliques des cylindres, mais c'est incorrect. Il s'agit en fait de solutions au niveau du système :

Actionneurs pneumatiques : les actionneurs pneumatiques génèrent un mouvement grâce à l'air comprimé. Un actionneur pneumatique typique se compose d'un vérin pneumatique, d'un compresseur ou d'une alimentation en air comprimé, de tuyaux et de dispositifs auxiliaires tels que des joints, des vannes, des régulateurs, des filtres, etc. Les vérins à simple effet utilisent de l'air comprimé pour une seule direction et un ressort pour la direction. retour. Les vérins pneumatiques à double action utilisent de l'air comprimé pour l'extension et la rétraction.

Actionneurs hydrauliques : les actionneurs hydrauliques utilisent un modèle similaire aux actionneurs pneumatiques, sauf qu'au lieu de transférer la force via de l'air comprimé, ils utilisent un fluide hydraulique non compressible. L'actionneur se compose d'un vérin hydraulique, d'une pompe, d'un réservoir de fluide, de filtres auxiliaires, etc.

Cylindres électriques : les cylindres électriques utilisent un moteur électrique pour entraîner un actionneur de type tige (voir Figure 1). En dehors du moteur d'entraînement et du dispositif de rétroaction (généralement un encodeur), ils ont simplement besoin d'un câblage pour fonctionner. Les vérins électriques offrent de nombreux avantages par rapport aux actionneurs pneumatiques et hydrauliques.

Figure 1 : Un vérin électrique, comme leBeckhoff AA3000, se compose d'un moteur électrique entraînant un actionneur de type tige filetée.

L'un des plus gros inconvénients des actionneurs pneumatiques et hydrauliques est que les compresseurs ou les pompes doivent fonctionner en permanence pour maintenir les conduites chargées, même lorsque les cylindres sont inactifs. L'efficacité des actionneurs pneumatiques varie de 10 % à 25 %, bien que ce chiffre diminue avec le temps à mesure que les joints se dégradent et que des fuites se développent dans les tuyaux d'alimentation. Les actionneurs hydrauliques sont un peu meilleurs avec une efficacité d'environ 40 %.

En revanche, les cylindres électriques consomment de l’énergie uniquement lorsque le moteur tourne pour déplacer le cylindre. Elles peuvent ainsi atteindre des rendements allant jusqu'à 80 %, pour une consommation d'énergie nettement inférieure à celle des deux autres technologies. Il s’agit d’un point important, d’autant plus que la durée de vie des actifs industriels devrait se mesurer en décennies. Un actionneur pneumatique peut avoir un coût total d'acquisition (TCA) inférieur à celui d'un vérin électrique, mais un vérin électrique aura un TCO significatif sur la durée de vie du produit.

On pensait autrefois que les vérins hydrauliques offrent le plus de force, suivis des vérins pneumatiques, puis des vérins électriques. Cette situation a changé. Les vérins électriques avancés comme le AA3000 peuvent produire des forces maximales allant jusqu'à 25 kN (voir l'encadré). C'est un match pour n'importe quel actionneur pneumatique. Les vérins électriques ne se positionnent pas comme un remplacement global de tous les actionneurs hydrauliques, mais ils constituent des options viables dans un pourcentage important de cas, surtout compte tenu des autres capacités qu'ils apportent, telles que…

Les vérins électriques offrent une fonctionnalité complète de contrôle de mouvement basée sur un servo. Ils offrent une précision et une répétabilité élevées ; la résolution dépend du retour d’information et de la fidélité mécanique du système. Les vérins électriques peuvent diriger la charge vers n'importe quelle position sur toute la longueur de la course et prendre en charge des profils d'accélération complexes. Le jeu dépend des éléments mécaniques du système, en particulier de la boîte de vitesses, mais il est systématiquement meilleur que celui des actionneurs pneumatiques.