Un changement offre de nombreux avantages

Les systèmes fluidiques perdent de l'énergie à plusieurs endroits. Un actionneur électromécanique, en revanche, transmet généralement 80 pour cent de sa puissance d'entrée. (Image : Groupe Ewellix)

La transition vers des solutions électromécaniques offre à l'utilisateur des avantages clairs en termes de performance, … (Image : Groupe Ewellix)

…simplicité… (Image : Groupe Ewellix)

… et la compatibilité environnementale des installations. (Image : Groupe Ewellix)

Les actionneurs CASM sont conçus pour une très haute performance et une longue durée de vie. Des roulements de haute qualité ainsi que des vis à billes et des vis à filetage assurent une efficacité énergétique grâce à leur faible frottement et une grande précision grâce à leur faible jeu axial. (Image : Groupe Ewellix)

Les nouveaux actionneurs de la série LEMC d'Ewellix, conçus pour des applications à charge plus élevée, utilisent une vis à rouleaux planétaires au lieu d'une vis à billes. Ainsi, l'actionneur possède une densité de puissance plus élevée que les modèles classiques et est moins sensible aux vibrations fortes de l'environnement d'utilisation. (Image : Groupe Ewellix)

Lorsque les ingénieurs souhaitaient jusqu'à présent produire de grandes forces ou déplacer des charges lourdes, les entraînements hydrauliques étaient le premier choix. Mais les systèmes fluidiques rencontrent une concurrence sérieuse dans le monde des mouvements linéaires : les actionneurs électromécaniques, composés d'une vis à billes ou à rouleaux de précision, entraînés par un moteur électrique et une boîte de vitesses. Les systèmes électromécaniques offrent de nombreux avantages en termes de performance, d'écologie, de complexité et de coûts.

Une nouvelle génération d'actionneurs électromécaniques permet aux utilisateurs de remplacer des cylindres hydrauliques et pneumatiques dans une variété d'applications exigeantes – tant dans l'automatisation industrielle que sur des machines mobiles. Non seulement la performance, mais aussi les avantages en termes de coûts jouent un rôle dans cette transition.

Il vaut la peine de repenser

Les systèmes électromécaniques sont plus petits et plus légers que leurs homologues fluidiques. Les pompes encombrantes, accumulateurs, réservoirs d'huile et tuyauteries sont éliminés, car le moteur est directement connecté à l'actionneur. Les systèmes fonctionnent sans huile sous pression – ce qui réduit le risque d'incendie, de pollution environnementale et d'accidents du travail. De plus, ils fonctionnent plus silencieusement que les installations fluidiques.

De plus, les systèmes électromécaniques offrent des avantages de performance importants. Ils peuvent fonctionner avec une plage de vitesse et de puissance plus large que les systèmes hydrauliques et offrent une précision de positionnement plus élevée tout en conservant la même performance. La viscosité des huiles hydrauliques peut varier en fonction du temps de fonctionnement et de la température, ce qui peut nuire à la performance des machines. En revanche, les systèmes électromécaniques fonctionnent en permanence avec des tolérances précises. Les pièces mobiles reposent sur une technologie éprouvée de roulements à billes. Cela permet de prévoir leur durée de vie dans certaines conditions de fonctionnement.

Étant donné qu'aucun vannes de contrôle supplémentaires ni autres accessoires ne sont nécessaires, les actionneurs électromécaniques peuvent être facilement intégrés dans le système de commande électronique d'une machine. En plus de leur réponse rapide, de leur précision de positionnement et de leur répétabilité, ces systèmes facilitent la programmation de mouvements complexes et la construction de machines pouvant s'adapter rapidement à différentes exigences de processus.

Où est le piège ?

Le prix d'achat d'une installation électromécanique est certes plus élevé que celui des machines hydrauliques. Cependant, si l'on considère le coût total sur l'ensemble du cycle de vie, le tableau change : les actionneurs électromécaniques offrent des économies qui compensent largement le coût d'acquisition plus élevé. Six facteurs principaux en sont responsables :

1. Efficacité énergétique. Les systèmes hydrauliques perdent de l'énergie à plusieurs endroits, d'abord lors de la conversion de l'énergie électrique en mouvement pour entraîner la pompe hydraulique. À cela s'ajoutent les pertes dans la pompe elle-même, dues à la friction du liquide dans les conduites et dans l'actionneur. Au total, un système hydraulique ne restitue qu'environ 44 % de sa puissance motrice. En revanche, les installations électromécaniques ne perdent de l'énergie que en raison des limites du rendement du moteur et de la friction dans les composants de la transmission et de l'entraînement. Un actionneur électromécanique transmet généralement 80 % de sa puissance d'entrée. De plus, dans la plupart des applications, les pompes hydrauliques doivent fonctionner en continu pour garantir un temps de réponse adéquat. La consommation d'énergie des actionneurs électromécaniques lorsqu'ils ne sont pas utilisés est nulle, et même en fonctionnement, ils n'utilisent leur puissance maximale que pendant une courte période. Ainsi, le coût d'achat plus élevé des systèmes électriques est amorti en quelques mois uniquement par les économies d'énergie.

2. Réduction de la production de chaleur. L'énergie perdue dans les machines hydrauliques est convertie en chaleur. Dans les applications de précision, comme la fabrication de produits en plastique, cette chaleur doit être évacuée à l'aide de systèmes de refroidissement. Cela augmente encore la consommation d'énergie globale. Les machines électriques nécessitent, en raison de leur rendement supérieur, seulement environ 35 % de l'énergie de refroidissement d'une solution hydraulique.

3. Cycles plus courts. Grâce à leur vitesse plus élevée et à leur meilleure contrôlabilité, les actionneurs électromécaniques permettent aux machines de fonctionner plus rapidement et de fournir plus de puissance, par exemple lors de la soudure par point robotisée dans l'industrie automobile. Entre chaque point de soudure, la pince fixée sur le bras du robot doit être ouverte pour que celui-ci puisse se repositionner. Les systèmes fluidiques ouvrent complètement la pince après chaque soudure. En revanche, les systèmes électromécaniques peuvent être programmés pour n'ouvrir la pince que juste assez pour repositionner la pince. Lorsqu'un constructeur automobile japonais est passé à une pince de soudure électromécanique pour la fabrication de carrosseries, cela a augmenté son débit de 10 % – soit 100 carrosseries supplémentaires par jour, grâce à la vitesse accrue des nouveaux actionneurs.

4. Amélioration de l'utilisation des matériaux. La précision et la cohérence accrues signifient que les machines électriques ont généralement une précision de répétition deux fois supérieure à celle des alternatives hydrauliques. Cela améliore la qualité et réduit les rebuts. Même si des produits sont fabriqués avec une précision moindre, les économies réalisées peuvent dépasser le coût supplémentaire des systèmes électromécaniques en deux ans ou moins.

5. Augmentation du temps de fonctionnement. Les systèmes électromécaniques ont moins de pièces d'usure que les machines fluidiques, toutes situées dans la vis à billes ou dans la boîte de vitesses. Les appareils hydrauliques, en revanche, dépendent d'un réseau entier de vannes, de tuyaux, de filtres et de joints. Une panne dans une partie du système peut entraîner l'arrêt de toute la machine jusqu'à ce que le problème soit identifié et résolu. En revanche, un problème avec un actionneur peut généralement être résolu par un échange rapide du composant défectueux. Le temps de fonctionnement et la disponibilité des machines sont donc généralement supérieurs de deux pour cent avec les systèmes électromécaniques par rapport aux installations hydrauliques. Cela augmente la performance et réduit les coûts de production par pièce.

6. Maintenance plus simple. Les machines électromécaniques ont des coûts d'exploitation faibles. Les utilisateurs n'ont pas besoin d'acheter de l'huile, des filtres ou des joints. Ils n'ont pas besoin d'arrêter la machine pour remplacer ces pièces, ni de dépenser de l'argent pour prévenir ou réparer les fuites et les liquides qui s'écoulent. De plus, les systèmes électromécaniques peuvent être équipés de capteurs intégrés pour la surveillance de l'état. Ceux-ci alertent le personnel d'exploitation et de maintenance en cas de problème potentiel avant qu'il ne provoque un arrêt imprévu.

Dans l'ensemble, ces facteurs permettent d'économiser plusieurs dizaines de milliers d'euros par an pour une machine de production typique. Environ la moitié de cette économie provient de la réduction de la consommation d'énergie. L'autre moitié concerne d'autres domaines.

Les nouvelles générations d'actionneurs électromécaniques

Dans la dernière génération d'actionneurs électromécaniques, Ewellix s'appuie sur tous les avantages constructifs de ces composants et les étend pour rendre ses produits encore plus performants, durables et faciles à intégrer.

Par exemple, la gamme CASM a été développée par Ewellix pour des applications exigeantes dans la production automatisée à grande vitesse et en série. Les actionneurs CASM peuvent remplacer les cylindres pneumatiques dans les installations de production existantes. Ils sont modulaires et disponibles dans toutes les tailles standard. Ils peuvent être équipés de différents types de moteurs. Cela permet à l'utilisateur d'équiper tous les actionneurs avec des moteurs d'un seul fournisseur, simplifiant ainsi la gestion des pièces de rechange. Une large gamme d'options et d'accessoires facilite leur intégration dans de nombreuses applications.

Les actionneurs CASM sont conçus pour une performance très élevée et une longue durée de vie. Des roulements de haute qualité et des vis à billes ou à rouleaux assurent une efficacité énergétique grâce à leur faible friction, et leur faible jeu axial garantit une grande précision. Les appareils sont lubrifiés à vie, ce qui réduit leur besoin d'entretien. Ils disposent de filtres intégrés et d'une bague d'essuyage pour prévenir les dommages dus à la poussière et à la saleté. Un anneau magnétique et un boîtier en aluminium rainuré facilitent l'installation de capteurs externes.

Pour simplifier encore la commande des machines et l'intégration du système, la gamme CASM est équipée d’un moteur à courant continu sans balais avec contrôleur de mouvement, frein et interface de bus de terrain en option. Cela évite aux utilisateurs d’avoir une commande moteur externe. Cela réduit les coûts d’installation et simplifie le câblage, puisque les moteurs peuvent être alimentés et commandés via un seul câble. Via l’interface graphique du logiciel de programmation Ewellix, les utilisateurs peuvent configurer facilement la machine et régler tous les paramètres du moteur. Jusqu’à 14 positions différentes de l’actionneur, avec leurs vitesses, accélérations et retards associés, peuvent être chargées dans le moteur. La commande de la machine se fait ensuite via un automate programmable ou des interrupteurs simples. Cela crée un système de commande de mouvement très économique et autonome pour des machines plus petites.

Les nouveaux actionneurs de la série LEMC d’Ewellix, conçus pour des applications à charge plus élevée, utilisent une vis à rouleaux planétaire plutôt qu’une vis à rouleaux à billes. Cela confère à l’actionneur une densité de puissance plus élevée que les versions classiques et le rend moins sensible aux vibrations fortes de l’environnement d’utilisation. Comme la gamme CASM, la série LEMC est modulaire et peut être configurée pour de nombreuses applications et pour différents types de moteurs. En plus des moteurs à servomoteur conventionnels, ils peuvent également être équipés d’un engrenage intégré ou d’un moteur asynchrone intelligent. Cela offre à l’utilisateur des fonctionnalités supplémentaires de sécurité et de protection de la machine avec un démarrage progressif intégré. La commande est conçue pour la communication NFC (Near Field Communication). Ainsi, le personnel de maintenance peut effectuer des réglages facilement avec un smartphone.