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Un actionneur pas à pas non captif présente un aspect compact sur le papier. La vis-mère se déplace à l'intérieur du corps du moteur au lieu de provenir d'un carter fixe, ce qui permet de réduire la longueur du corps du moteur. Dans les mécanismes exigeant de grandes courses dans des espaces restreints, cette conception inversée garantit une course importante avec un composant d'entraînement de petite taille.
Un actionneur non captif réduit l'encombrement du corps d'entraînement en transférant les exigences de guidage, d'anti-rotation et d'alignement à la machine environnante. Cette approche est optimale lorsque la structure environnante prend déjà en charge ces besoins.
Pour déterminer si un actionneur non captif permet réellement de gagner de la place, il est nécessaire d'évaluer l'ensemble du système de mouvement installé plutôt que de comparer uniquement la longueur du corps du moteur.
Fonctionnement d'un actionneur linéaire non captif
Les actionneurs standard de type tige maintiennent le tige filetée À l'intérieur du boîtier, le moteur actionne la vis, qui déplace un écrou interne fixé à la tige de sortie. Cet écrou pousse ou tire un arbre de sortie le long d'un axe unique.
Un actionneur non captif inverse ce dispositif mécanique. Le moteur fait tourner un écrou interne fixé à l'intérieur du rotor, tandis que la vis-mère filetée traverse entièrement le centre de l'arbre moteur. Lorsque l'écrou interne tourne, la vis-mère se déplace axialement à travers le corps du moteur.
Comme la vis-mère traverse le moteur, sa course n'est pas limitée par la profondeur du carter moteur. La plage de course peut largement dépasser cette profondeur.
Actionneur à tige : la vis-mère et l'écrou mobile sont contenus dans l'ensemble de l'actionneur.
Actionneur non captif : la vis-mère se déplace à travers le corps du moteur tandis que l’écrou interne tourne.
Cette conception compacte impose une condition essentielle : la vis-mère doit être immobilisée et maintenue alignée lors de son déplacement dans le moteur. Si la machine environnante ne fournit pas de dispositif anti-rotation externe, la vis risque de tourner avec l’écrou interne au lieu de se déplacer en ligne droite.
Pourquoi les actionneurs non captifs ont besoin d'un pilotage externe
Pour convertir la rotation de l'écrou en mouvement linéaire, il faut empêcher la vis-mère de tourner et la maintenir alignée avec l'axe du moteur.
- Anti-rotation : La vis-mère ou la charge fixée doit être contrainte de manière à ce qu'elle ne puisse pas tourner avec l'écrou interne.
- Guidage linéaire : La vis-mère doit rester alignée avec l'axe du moteur afin de réduire le risque d'usure du filetage ou de flexion sous charge.
Si la charge fixée ou la machine environnante assure déjà le guidage du mouvement et empêche la rotation, aucun rail de guidage supplémentaire n'est nécessaire. Dans le cas contraire, un système de guidage ou un dispositif anti-rotation additionnel est requis, ce qui augmente l'espace et le matériel nécessaires à l'installation.
Comment l'alignement et le flambage de la vis-mère affectent l'installation
Les vis à billes non captives sont également sensibles à l'alignement de l'arbre et à la charge de compression.
Les vis-mères doivent rester parfaitement alignées avec le mécanisme auquel elles sont fixées. Certains modèles non captifs tolèrent un léger défaut d'alignement, car le jeu au niveau de l'écrou permet à la vis de suivre la position de la charge.
L'amplitude du désalignement admissible dépend de la conception de l'actionneur ; le dispositif de montage doit donc veiller à ce que la vis et le mécanisme fixé restent correctement alignés.
La compression constitue un autre facteur à prendre en compte. Une vis-mère longue et fine peut se déformer sous l'effet des forces de poussée lorsque sa longueur non supportée augmente. Selon l'application, la conception peut nécessiter un diamètre de vis plus important, une longueur non supportée plus courte ou un support supplémentaire.
Alternatives aux actionneurs : actionneurs à tige et à rail pour les conceptions à espace restreint
Lorsque le guidage linéaire et l'anti-rotation ne sont pas intégrés à la machine, l'utilisation d'un actionneur autonome permet de gérer ces fonctions mécaniques au sein même de l'unité d'entraînement. Cependant, l'espace disponible détermine le type d'actionneur le plus approprié.
Actionneurs linéaires micro de type tige
Contrairement à un actionneur non captif, un actionneur à tige intègre le mécanisme d'entraînement dans son ensemble. La tige de sortie dépassant du boîtier, la conception doit prévoir un espace suffisant devant l'actionneur pour la course requise.
Actionneurs de chenilles : lorsque l’espace disponible pour une tige extensible est limité
Lorsqu'une unité autonome est préférée mais qu'il n'y a pas assez de place pour une tige extensible, un actionneur à chenilles peut également être utilisé.
Au lieu de prolonger une tige de sortie au-delà du corps, un actionneur de chenille tel que le Actuonix T16 Cette série déplace un bloc coulissant le long d'un canal intégré directement dans le châssis de l'actionneur.
- Tige de sortie non extensible : Le corps de l'actionneur conserve une longueur totale constante tout au long de sa course.
- Dégagement avant réduit : Comme aucune tige ne dépasse du cadre, l'actionneur s'insère dans des espaces restreints où le dégagement vers l'avant est limité.
- Orientations intégrées : Le boîtier de guidage guide le bloc mobile le long d'une trajectoire fixe, éliminant ainsi le besoin de rails de guidage externes uniquement pour supporter le mouvement de l'actionneur.
Article connexe: Actionneur de voie ou coulisse linéaire : faire le bon choix
Choisir un actionneur en fonction de l'espace total d'installation
Pour choisir entre les actionneurs non captifs, à tige et sur rail, tenez compte de l'installation complète plutôt que de comparer uniquement les dimensions du moteur.
1. La machine empêche-t-elle déjà la pièce mobile de tourner ?
Oui: Un actionneur non captif peut s'avérer un choix judicieux. Une fois la vis-mère fixée à un ensemble mobile non rotatif, l'écrou interne permet un mouvement de va-et-vient de la vis sans rotation.
No: Il faut ajouter un dispositif anti-rotation, ou bien un actionneur autonome peut être plus simple à intégrer.
2. Y a-t-il suffisamment d'espace pour une tige extensible ?
Oui: A actionneur à tige peut fonctionner lorsqu'il y a suffisamment de dégagement pour que la tige puisse s'étendre sur la course requise.
No: A actionneur de voie maintient le mouvement le long du corps de l'actionneur et ne nécessite pas de tige de sortie extensible.
3. Quelle est la longueur de la course et quelle charge de compression la vis supportera-t-elle ?
- Les actionneurs non captifs sont couramment utilisés pour les courses plus longues car la vis-mère peut traverser le moteur au lieu d'être contenue dans le corps de l'actionneur.
- Pour les charges de poussée, il convient de vérifier la longueur de la vis non supportée et la force de compression afin d'éviter le flambage. Des longueurs non supportées plus importantes réduisent généralement la charge de compression admissible.
Un actionneur non captif permet d'optimiser l'espace disponible lorsque la machine assure déjà la retenue nécessaire à la rotation de la vis-mère. Si cette retenue n'est pas prévue, les actionneurs à tige ou à rail peuvent réduire la quantité de matériel supplémentaire requis.
Questions fréquemment posées
Quand dois-je choisir un actionneur à chenilles plutôt qu'un actionneur à tige ?
Optez pour un actionneur sur rail lorsque vous avez besoin d'une unité autonome avec guidage intégré et système anti-rotation, mais que votre enceinte ne dispose pas du dégagement avant nécessaire pour une tige extensible. Le curseur mobile de l'actionneur sur rail reste à l'intérieur de l'encombrement du corps principal.
Un actionneur linéaire non captif peut-il conserver sa position en cas de coupure de courant ?
La possibilité d'un retour en force d'un actionneur linéaire non captif dépend en partie du pas de la vis-mère. Les vis-mères à pas fin résistent mieux au retour en force, tandis que celles à pas plus gros y sont plus susceptibles sous l'effet d'une charge externe.
Les exigences de maintien doivent donc être évaluées indépendamment du choix entre les architectures d'actionneurs non captifs, à tige et à rail. Le type de palier influe également. Les paliers en nylon sont plus susceptibles de maintenir leur position, tandis que les systèmes à vis à billes peuvent se rétracter sous leur propre poids.
Comment éviter le flambage de la vis-mère sur les actionneurs non captifs à longue course ?
Pour éviter le flambement des colonnes sous charges de compression, il est nécessaire de calculer la limite de charge critique en fonction du diamètre de la vis, de la longueur non supportée et du matériau. Si la charge de poussée dépasse cette limite, il est possible d'augmenter le diamètre de la vis, de réduire la course ou d'ajouter des paliers de support linéaire externes.
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