Guide de dimensionnement sans frontière Les actionneurs rotatifs et linéaires PHILIPPE TALLARD, CHRISTIAN TEIXIDO BOITE A OUTILS Les premières boîtes à outils de cette nouvelle série nous ont permis de traiter le problème du dimensionnement des installations d’alimentation en énergie des machines. De l’énergie aux machines, il n’y a qu’un pas à franchir pour atteindre les actionneurs.
Mais le dimensionnement ment ues, or 10 Sni* to View vec nos élèves ou étudiants, et notamment lors de l’élaboration d’un projet à caractère industriel, nous encontrons fréquemment le problème suivant: déplacer un organe, muni d’une charge, en translation rectiligne ou en rotation autour d’un axe. II s’agit donc de concevoir une commande d’axe (en chaine directe ou en boucle fermée) dans laquelle interviennent de nombreux critères ; en particulier, citons les caractéristiques mécaniques telles que couple ou effort, mais aussi la loi de conduite temporelle.
Dans ce contexte, il nous semble y avoir deux grands cas de figure : les actionneurs pour lesquels la commande est faite en out ou rien (TOR) et ceux dont la commande est contrôlée (en boucle ouverte) ou asservie (en boucle fermée), c’est-à-dire ? effet proportionnel. Observons pour les deux cas la démarche données de loi de commande, d’efforts à développer, de vitesse, de temps d’action et d’inertie. MOTS-CLES actionneur, automatismes, outil et méthode, puissance dynamique – Course d’action Temps d’action Figure 1.
Démarche de dimensionnement d’un actionneur TOR Données – Modélisation de la loi de vitesse : – Choix de Vmax – Choix de a Choix Vitesse Vmax Modélisation de la variation de vitesse – Calcul du Cm ou Fm en régime permanent en régime transitoire 14 10 Temps Dimensionnement CAS DES ACTIONNEURS COMMANDÉS EN TOR Tous ces actionneurs doivent majoritairement réaliser une course dans un temps imparti ; ce temps étant lui-même conditionné par le temps de cycle de la machine dans laquelle l’actionneur est intégré.
Leur dimensionnement consiste essentiellement à calculer le couple (Cm) ou l’effort (Fm) moteur nécessaire en phase transitoire à partir d’une valeur ‘accélération maximale choisie pour les exigences de ce temps d’action. En général, cette détermination se fait à partlr d’une modélisation cinématique le plus souvent de type trapézoïdale en vitesse (voir détail de la figure 1). Globalement, cette démarche peut se représenter par l’organigramme de la figure 1 . Accélération a = VmaWta Modèle programme Accélération : amax Évolution réelle de la vitesse réduire le coût global et d’améliorer la sécurité (figures 4).
LE POINT DE VUE CINÉMATIQUE2 La spécification d’une loi de conduite peut être établie en onction de plusieurs objectifs. 1 . Obtenir des performances définies (temps d’exécution d’un cycle par exemple) en respectant au mieux les spécifications relatives au produit ou au procédé. Une loi simple, dite en trapèze, est alors le plus souvent utilisée (figures 3). En général, l’accélération et la décélération sont égales en module. un palier à faible vitesse est souvent introduit au ralentissement pour obtenir une bonne précision lors du freinage (figure 36).
Cette loi provoque des à-coups sur la mécanique lors du émarrage et de l’arrêt en raison de la variation brutale de l’accélération de O à + a ou de -a à O (figure 3c) ; A e – 270 90 0 sinus carré de l’accélération, proche de la loi la plus optimale (rapidité et tenue), ou la loi dite cubique en position, qui assure un bon compromis fiabilité-rapidité par une montée en vitesse progressive. Le tableau ci-après définit les éléments caractéristiques de ces lois de commande. TA, TD CA, CD Al, A2 Équations de la loi de commande Loi en trapèze des vitesses TA PAGF s 0
