Les vérins électriques ORCA bouleversent le secteur de l'automatisation industrielle

Les systèmes hydrauliques et pneumatiques ont joué un rôle essentiel dans tous les secteurs, effectuant des tâches essentielles dans les domaines de la robotique, de la manutention, de la transformation des aliments et d'autres applications complexes. Les systèmes hydrauliques sont connus pour leur haute précision et leur puissance, tandis que les systèmes pneumatiques sont privilégiés pour leur rapidité et leur simplicité, bien qu'ils offrent généralement une précision de contrôle inférieure. Malgré leur utilisation répandue, les actionneurs pneumatiques présentent des limites et des défis inhérents, notamment une mauvaise répétabilité, des coûts de maintenance élevés, une précision limitée, une intégration complexe, un comportement imprévisible dans des environnements dynamiques et un bruit excessif. Avec les progrès de la technologie des moteurs intelligents, les vérins électriques sont devenus une alternative pratique et souvent supérieure, offrant un rendement plus élevé et un coût total de possession inférieur.

Bien que les actionneurs pneumatiques excellent en termes de vitesse et de simplicité, ils sont intrinsèquement limités aux applications nécessitant une répétabilité et une précision élevées, telles que l'usinage CNC, les systèmes de distribution et le soudage automatisé. En raison de la compressibilité de l'air, même des fluctuations mineures de la pression d'alimentation, du débit ou de la température ambiante peuvent entraîner des incohérences dans la longueur de course, la vitesse et la force de sortie de l'actionneur. Des facteurs supplémentaires tels que le temps de réponse de la vanne, la longueur de la conduite d'air et les fuites ou chutes de pression contribuent également aux écarts de position. Contrairement aux actionneurs électriques ou servocommandés, qui permettent un contrôle en boucle fermée et un positionnement précis, les actionneurs pneumatiques fonctionnent généralement dans une configuration en boucle ouverte, ce qui entraîne des performances cycle à cycle moins cohérentes.

Les actionneurs pneumatiques manquent intrinsèquement de la précision requise pour les applications de haute précision en raison des propriétés physiques de l'air comprimé et des limites du contrôle du système. Les variations de pression et de température entraînent une force de sortie et un mouvement de l'actionneur incohérents. Les retards dans l'actionnement des soupapes, la longueur de la conduite d'air et la friction interne à l'intérieur des cylindres contribuent également aux variations des performances de course. Ces facteurs entraînent une précision de positionnement limitée, souvent avec des tolérances de ± 1 mm ou plus, ce qui est insuffisant pour les tâches nécessitant un contrôle précis.

Les multiples composants et pièces mobiles des systèmes pneumatiques augmentent les risques d’usure et de défaillance mécanique. Les compresseurs sont sujets à la surchauffe et à l'usure, tandis que les vannes de régulation se dégradent en raison de commutations fréquentes. Les tuyaux et les raccords peuvent présenter des fuites ou perdre de la pression avec le temps, et les réservoirs de stockage d'air sont sensibles à la corrosion interne. Sans maintenance régulière, ces problèmes peuvent entraîner une réduction de l’efficacité du système et éventuellement une panne.

Bien que les systèmes pneumatiques soient souvent perçus comme rentables en raison de leur coût initial d'actionneur relativement faible (généralement entre 200 $ et 1 000 $), cela ne tient pas compte des dépenses d'installation (allant de 150 $ à 1 500 $) ou des coûts permanents tels que la consommation d'énergie et la maintenance. Au fil du temps, ces dépenses supplémentaires peuvent rendre les systèmes pneumatiques plus coûteux que les alternatives électriques.

Les innovations récentes dans la technologie d'actionnement électrique en ont fait un remplacement pratique et compétitif des systèmes pneumatiques. Les conceptions modernes égalent ou dépassent désormais les systèmes pneumatiques en termes de vitesse et de réactivité tout en offrant des avantages supplémentaires tels que des profils de mouvement programmables, un contrôle précis et un fonctionnement quasi silencieux. Grâce à une intégration système simplifiée et à des capacités de retour d'information en temps réel, les actionneurs électriques sont de plus en plus adaptés aux applications dynamiques et hautes performances qui reposaient auparavant sur l'air comprimé.

Le tableau ci-dessous compare les spécifications générales des actionneurs pneumatiques avec celles des vérins électriques intelligents de la série ORCA.

Les vérins électriques offrent plusieurs avantages clés par rapport aux systèmes pneumatiques, notamment une plus grande précision, une meilleure répétabilité et des coûts de maintenance réduits en raison de l'absence de systèmes de compression d'air et du nombre réduit de pièces mobiles. Ils prennent en charge un contrôle en boucle fermée pour un positionnement précis, fonctionnent plus silencieusement et éliminent le besoin de compresseurs, de vannes et de tuyauteries étendues. Les systèmes électriques s'intègrent également plus facilement dans les architectures de contrôle numérique et, lorsqu'ils sont associés aux stratégies de contrôle appropriées, peuvent fournir des mouvements plus sûrs et plus conformes, ce qui les rend idéaux pour les applications nécessitant cohérence, flexibilité et fiabilité.

Les moteurs de la série ORCA partagent l'architecture fondamentale des moteurs linéaires tubulaires : un arbre magnétique entraîné par des enroulements environnants pour créer un mécanisme à entraînement direct presque sans contact. Comme les autres modèles tubulaires, ils offrent une vitesse exceptionnelle, un fonctionnement silencieux et un contrôle précis. Ce qui distingue les moteurs ORCA est leur conception entièrement intégrée : chaque unité comprend des capteurs intégrés (pour la position, la température, la force, etc.), une électronique de puissance et une logique de contrôle à grande vitesse. Cette intégration simplifie le câblage et la programmation, réduit les besoins de maintenance et réduit les coûts globaux du système.

Les vérins électriques ORCA offrent une répétabilité élevée avec des besoins de maintenance minimes. Grâce à un contrôle électromagnétique précis et à l'absence de composants de transmission mécaniques comme des engrenages ou des courroies, ils fournissent un mouvement constant avec une précision de positionnement inférieure à 1 mm et pratiquement aucune dérive sur d'innombrables cycles. La seule pièce mobile est l'arbre magnétique en acier inoxydable, ce qui fait des bagues en plastique de chaque côté du châssis les seuls composants réparables. Alors que les actionneurs pneumatiques atteignent généralement une vitesse maximale de 1,5 m/s pour maintenir le contrôle et réduire l'usure, les actionneurs électriques ne sont confrontés à aucune limitation : les moteurs ORCA peuvent atteindre des vitesses allant jusqu'à 6,5 m/s sans compromettre le contrôle ou la durabilité.

La conformité est essentielle pour une interaction homme-machine sûre et efficace, faisant référence à la capacité d'un actionneur à céder sous l'effet d'une force, comme un ressort, permettant un contact tolérant aux pannes avec les objets, les surfaces et les personnes. Les moteurs ORCA sont à la fois rétropilotables et conformes, capables de céder aux forces externes tout en appliquant une force et permettant un réglage précis de la conformité pour s'adapter à n'importe quelle application. Bien que les systèmes pneumatiques offrent également une certaine souplesse inhérente (un vérin cédera si la force dépasse la pression de l'air), le recours à l'air comprimé et à des vannes de régulation rigides laisse place à l'imprévisibilité en cas de surcharge. Avec les moteurs ORCA, les utilisateurs peuvent obtenir une conformité constante avec une complexité mécanique minimale en programmant des limites de force maximales, éliminant ainsi le besoin de régulateurs de pression externes ou de réglages mécaniques. Les moteurs peuvent être configurés pour céder à des seuils spécifiques (même programmés dynamiquement), garantissant un comportement prévisible et sûr lors des interactions physiques.

Les actionneurs électriques offrent une précision supérieure par rapport aux systèmes pneumatiques grâce à l'utilisation de composants mécaniques rigides et d'un contrôle avancé en boucle fermée. Equipés d'encodeurs ou de résolveurs, ils fournissent un retour d'information en temps réel pour un positionnement précis et reproductible. Contrairement aux systèmes pneumatiques, les actionneurs électriques maintiennent un suivi constant quelles que soient les conditions externes telles que la température, les fluctuations de pression, la tension d'alimentation ou les forces externes telles que la friction. Ce contrôle précis les rend idéaux pour les applications nécessitant un contrôle précis du mouvement, des tolérances serrées et des performances reproductibles sur des cycles de fonctionnement prolongés.

Contrairement aux systèmes pneumatiques, qui nécessitent plusieurs composants externes (compresseurs, vannes de régulation, régulateurs de pression et tuyauterie étendue), les moteurs ORCA offrent une solution entièrement intégrée avec des contrôleurs, capteurs et pilotes PID intégrés. Au-delà des faibles exigences de maintenance, les moteurs ORCA offrent un contrôle de mouvement avancé, notamment un retour de force et de position en temps réel et des effets cinématiques programmables tels qu'un amortissement réglable, des ressorts virtuels et des oscillations. L'intégration logicielle transparente avec des plates-formes intuitives basées sur une interface graphique comme IrisControls permet aux utilisateurs de créer des profils de mouvement très spécifiques et complexes sans ajustements mécaniques.

Un autre facteur critique dans les applications homme-machine est la pollution sonore générée par les systèmes d'actionnement. Un bruit excessif peut entraîner des lésions auditives, une augmentation des niveaux de stress, une réduction de la productivité et des environnements de travail dangereux. Les systèmes pneumatiques typiques fonctionnent à 60-90 dB, soit aussi fort qu'une rame de métro, tandis que les moteurs électriques ORCA fonctionnent à 20 dB, comparable à un murmure.

Alors que les industries exigent de plus en plus d'efficacité, de temps d'arrêt réduits, de précision et de sécurité dans des processus reproductibles, les vérins électriques sont apparus comme une alternative viable et souvent supérieure aux systèmes pneumatiques. Grâce aux progrès en matière de contrôle, d'intégration et de performances, les vérins électriques modernes réduisent les coûts de maintenance, diminuent les dépenses opérationnelles et améliorent les fonctionnalités. Qu'il s'agisse de moderniser des systèmes existants ou de concevoir de nouvelles solutions d'automatisation, la transition vers l'actionnement électrique peut améliorer considérablement la fiabilité, la flexibilité et le coût total de possession.