En savoir plus sur les vérins électriques
Définition d’un vérin électrique
Un vérin électrique est un dispositif utilisé pour convertir l'énergie électrique en mouvement mécanique linéaire ou rotatif. Il peut ainsi tirer, lever, pousser, baisser, tourner ou positionner une charge.
Grâce à un moteur électrique qui entraîne un système de vis sans fin et écrou ou un système poulies et courroie, cela permet ainsi de transformer le mouvement rotatif du moteur en mouvement linéaire.
Composition d’un vérin électrique
La composition d'un vérin électrique comprend plusieurs composants clés qui travaillent ensemble pour convertir l'énergie électrique en mouvement mécanique linéaire :
- Moteur électrique : C'est le cœur du vérin. Il génère un mouvement rotatif à partir de l'énergie électrique. Le type de moteur peut varier (moteur à courant continu, moteur pas à pas, etc.) selon l'application.
- Vis sans fin et écrou ou poulies et courroie : Ce système convertit le mouvement rotatif du moteur en mouvement linéaire. La vis sans fin est entraînée par le moteur et l'écrou se déplace le long de la vis, ce qui entraîne le déplacement linéaire. Pour un système à poulies et courroie, le moteur entraîne la poulie moteur et la courroie se déplace créant ainsi un mouvement linéaire.
- Corps tubulaire ou profilé : Il guide et soutient le mouvement linéaire du vérin sans tige.
- Tige ou piston : Connecté à l'écrou, il se déplace en avant et en arrière dans le tube pour créer le mouvement linéaire.
- Chariot : propre au vérin sans tige il est entraîné par l’écrou de vis à billes ou l’accouplement mécanique de la courroie et possède un mouvement linaire.
- Capteurs de position : Ils sont souvent utilisés pour surveiller et contrôler la position exacte du vérin.
- Contrôleur électronique : Ce composant contrôle le moteur, régulant la vitesse, l'accélération, la position, et la force du vérin électrique. Il peut être programmé pour des tâches spécifiques.
- Alimentation électrique : Fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement du moteur.
- Engrenages : Dans certains modèles, des engrenages sont utilisés pour augmenter le couple du moteur ou ajuster la vitesse de déplacement de la tige.
- Système de fin de course : Pour éviter un déplacement excessif, des capteurs de fin de course sont souvent inclus pour indiquer au vérin de s'arrêter à un point spécifique.
- Boîtier de protection : Un boîtier externe protège les composants internes des éléments extérieurs et de la contamination.
Ces composants peuvent varier en fonction de la conception spécifique et des exigences de l'application du vérin électrique.
Avantages du vérin électrique
Les vérins électriques sont souvent utilisés dans des applications où il est nécessaire de contrôler avec précision le mouvement, la position, la vitesse ou la force. Ils sont préférés aux vérins hydrauliques ou pneumatiques dans les environnements où les fuites d'huile ou d'air peuvent poser problème, ou là où une alimentation électrique est plus facilement disponible.
Ces vérins sont couramment utilisés dans l'automatisation industrielle, les systèmes de manutention, les équipements médicaux, et dans de nombreuses autres applications où de multiples points de positions doivent être atteint lorsqu'un contrôle précis du mouvement est essentiel. Ils offrent plusieurs avantages, tels que la facilité de contrôle et de programmation, une haute précision, et une maintenance généralement moins lourde comparée aux systèmes hydrauliques ou pneumatiques.
Comment fonctionne un vérin électrique ?
Un vérin électrique fonctionne en convertissant l'énergie électrique en mouvement mécanique linéaire, et son fonctionnement implique plusieurs composants et étapes :
- Alimentation électrique : Tout commence par l'alimentation électrique du moteur. Le vérin est connecté à une source d'énergie électrique qui alimente le moteur.
- Actionnement du moteur : Lorsque le vérin est activé, le moteur électrique commence à tourner. Ce moteur peut être de différents types, tels qu'un moteur à courant continu, un moteur pas à pas, ou un servo-moteur, en fonction des besoins spécifiques de l'application.
- Conversion du mouvement rotatif en mouvement linéaire : Le mouvement rotatif du moteur est converti en mouvement linéaire. Cela est généralement accompli à l'aide d'un mécanisme de vis sans fin (ou vis à bille) et d'un écrou ou bien d’un systèmes avec poulies et courroie synchrone.
- Transmission du mouvement à la tige : Le mouvement linéaire de l'écrou est transmis à la tige ou au piston du vérin. La tige se déplace alors en avant ou en arrière dans le cylindre du vérin. Pour un système avec poulie et courroie, le mouvement rotatif de la poulie moteur est transmis à la courroie d’entrainement qui elle-même est mécaniquement accouplée à un chariot effectuant le mouvement linéaire.
- Contrôle et régulation : Le mouvement de la tige ou du chariot peut être contrôlé en termes de vitesse, de position, et de force. Ceci est souvent réalisé à l'aide d'un contrôleur électronique qui reçoit des signaux de capteurs de position et ajuste le fonctionnement du moteur en conséquence.
- Capteurs de fin de course : Certains vérins électriques sont équipés de capteurs de fin de course pour limiter le mouvement de la tige à une certaine plage. Ces capteurs aident à prévenir les dommages dus à un déplacement excessif.
- Réaction à la charge : La vérin réagit aux charges appliquées en se déplaçant de manière à équilibrer la force. La capacité du vérin à maintenir une force ou une position stable sous différentes charges dépend de sa conception et de son contrôle.
En résumé, un vérin électrique utilise un moteur électrique pour générer un mouvement rotatif, qui est ensuite converti en mouvement linéaire par un mécanisme de vis ou poulies et courroie. Ce mouvement est contrôlé et régulé pour réaliser des tâches précises dans des applications variées.
Calcul de force d’un vérin electrique
Le calcul de la force d'un vérin électrique dépend de plusieurs facteurs, notamment la conception du vérin et les caractéristiques du moteur. Voici une méthode pour estimer la force développée par un vérin électrique :
- Déterminer le couple du moteur (T) : Le couple du moteur est souvent spécifié dans la documentation technique du vérin. Il est généralement donné en Newton-mètre (Nm).
- Calculer le couple à la vis sans fin (Tvis) : Si le système comporte un jeu d'engrenages, le couple à la vis sera différent du couple du moteur. Il est calculé en multipliant le couple du moteur par le rapport de transmission des engrenages. S‘il n'y a pas de transmission par engrenages, Tvis est égal à T.
Tvis=T×Rapportdetransmission
- Déterminer le pas de la vis (P) : Le pas est la distance parcourue par l'écrou pour un tour complet de la vis. Il est généralement donné en millimètres par tour.
- Calculer la force développée par le vérin (F) : La force est obtenue en divisant le couple à la vis par le rayon de la vis (rayon = diamètre /2) et en ajustant selon le pas de la vis.
F=Tvis/((Diamètre de la vis)⁄2) )×2π/P
- Ici, 2π/P est le facteur de conversion du mouvement rotatif en mouvement linéaire.
Il est important de noter que cette formule fournit une estimation de la force maximale théorique. Dans la pratique, d'autres facteurs tels que le rendement du vérin, les frottements internes et les conditions de charge peuvent affecter la force réelle disponible. Il est toujours recommandé de consulter la documentation technique du fabricant pour des informations précises sur les performances du vérin.
Vérins électriques : exemples d‘applications
Il existe de nombreux modèles d'actionneurs ou de vérins électriques aux caractéristiques très différentes, car ils sont utilisés dans des secteurs industriels très variés. Les applications les plus courantes des vérins électriques sont les suivantes :
- Insertion de pièces à usiner ou assembler
- Pick&Place
- Applications de positionnement
En général, les vérins électriques conviennent aux applications nécessitant un contrôle précis du mouvement. Sélectionnez facilement vos vérins grâce à notre logiciel de sélection de vérins électriques. Avez-vous besoin de conseils pour choisir ? Consultez nos spécialistes.
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