Guide de test des vérins linéaires

Maintenant que vous avez confirmé l’état physique de votre actionneur, la prochaine étape consiste à effectuer une série d’essais au banc pour s’assurer qu’il conviendra à votre application. Ces essais au banc doivent être réalisés avant d’approfondir les essais en laboratoire et peuvent être relativement rapides. Ils comprennent trois tests principaux : 

1. Vitesse
2. Courant absorbé
3. Niveaux sonores/bruit

Ces trois tests ne sont pas systématiquement nécessaires : tout dépend de votre application. Par exemple, votre application peut impliquer l’utilisation d’un vérin linéaire dans un environnement industriel, ce qui signifie que le test du bruit de l’actionneur n’est peut‑être pas requis, ces environnements étant généralement assez bruyants. En revanche, si vous utilisez le vérin linéaire pour ouvrir une porte, la vitesse et le niveau sonore sont des paramètres essentiels à connaître. Faites appel à votre jugement pour prioriser les essais au banc qui jouent un rôle important dans votre application.

Vitesse

Le test de vitesse linéaire consiste à mesurer le temps nécessaire au vérin linéaire pour s’étendre et se rétracter complètement. Vous obtiendrez ainsi une valeur en « pouces par seconde » à comparer à la valeur indiquée sur la fiche technique du vérin. Notez que la valeur de vitesse issue de ce test peut n’être qu’une estimation approximative, des tests de vitesse plus précis étant effectués lors des essais en laboratoire.

Comme mentionné précédemment, selon l’application, certains tests sont plus importants que d’autres. Dans ce cas, la vitesse est importante pour des applications telles que l’ouverture d’une porte/trappe ou la manutention d’objets sur une chaîne d’assemblage.

Pour une mesure rapide de la vitesse, suivez les étapes ci‑dessous :

1. Alimentez le vérin linéaire selon ses spécifications électriques. Comme il s’agit d’un simple essai au banc, il n’est pas nécessaire de connecter des interrupteurs ou une boîte de contrôle. Appliquez simplement une tension positive et négative depuis une alimentation ou une batterie pour permettre à la tige de s’étendre/se rétracter complètement.
2. Une fois que la tige a atteint sa position de fin de course, prenez un chronomètre et remettez‑le à zéro.
3. Inversez les polarités sur l’alimentation ou la batterie et préparez‑vous à démarrer le chronomètre au moment où la tige commence à s’étendre/se rétracter.
4. Arrêtez le chronomètre dès qu’elle atteint sa position complètement sortie/rentrée, notez le temps et répétez dans le sens opposé.
5. Divisez la course du vérin linéaire par le temps mis pour s’étendre/se rétracter. Par exemple, si la course de votre actionneur est de 40 inches et qu’il a fallu 10 secondes pour l’extension/la rétraction, la vitesse est de 4 inches/seconde.

Comparez cette mesure de vitesse à la fiche technique du vérin linéaire pour vérifier qu’elle s’en rapproche. Cette mesure est un test initial qui aide à déterminer si c’est le bon vérin pour la tâche. La vitesse diminuera sous charge et si la tension appliquée est inférieure à la tension nominale. Veuillez noter qu’il peut exister une tolérance de vitesse selon le type et le fabricant de l’actionneur. Si votre mesure de vitesse diffère sensiblement des spécifications nominales, il est préférable de contacter le fabricant pour un diagnostic.

Courant absorbé

Il est important de tester le courant absorbé du vérin linéaire à vide, car cela prouve qu’il fonctionne conformément aux spécifications de sa fiche technique. Déterminer le courant permet également de s’assurer que votre système peut le supporter et aide à choisir les composants correspondants appropriés pour le vérin linéaire (par ex., une alimentation et une boîte de contrôle correctement dimensionnées).

Branchez simplement un multimètre en série avec l’un des conducteurs d’un vérin linéaire alimenté et observez l’intensité lue lorsque vous étendez/rétractez la tige. D’après cette lecture, vous pourrez choisir une alimentation capable de gérer ce courant absorbé. Gardez à l’esprit que le courant augmentera lorsque le vérin linéaire sera sous charge. 

Niveaux sonores/bruit

Comme mentionné, le niveau sonore d’un actionneur peut ne pas être critique s’il est utilisé dans une application industrielle. En revanche, pour les applications orientées grand public, comme une porte/trappe ou un levier à l’intérieur d’une machine à café, le niveau de bruit doit être déterminé.

Utilisez un sonomètre tenu près du vérin linéaire pendant que vous l’alimentez pour étendre/rétracter la tige. Assurez‑vous d’effectuer ce test dans un environnement calme pour éviter que le bruit de fond n’influe sur les résultats. Notez la valeur maximale en décibels. Et ensuite ? Comment cette valeur aide‑t‑elle à décider s’il est trop bruyant ou idéal pour votre application ? Servez‑vous du tableau ci‑dessous des sons familiers et de leur niveau en décibels pour qualifier le niveau de bruit du vérin linéaire et déterminer s’il se situe dans une plage adaptée à votre application.

Une fois les essais au banc du vérin linéaire terminés, il est temps de le tester sous charge. La charge doit correspondre à ce qui est attendu dans l’application visée. Les méthodes d’essai au banc s’appliquent aux essais en laboratoire, avec quelques ajouts. Les essais en laboratoire incluent également :

1. Test de vitesse en charge réelle
2. Test de courant absorbé du système
3. Test de compatibilité environnementale
4. Test du cycle de service
5. Test de durée de vie accéléré
6. Compatibilité de la rétroaction

En réalisant ces essais en laboratoire, vous obtiendrez une évaluation encore plus précise de la compatibilité de l’actionneur choisi avec votre application.

Test de vitesse en charge réelle

Les résultats de vitesse issus de l’essai au banc représentent la vitesse maximale possible pour votre vérin linéaire. Lorsque votre actionneur est sous charge, il ralentit à un rythme proportionnel à la charge (voir le graphique ci‑dessus à titre de référence). Mesurer la vitesse du vérin linéaire sous charge aidera à déterminer s’il reste dans une plage spécifique pour fonctionner dans votre application.

Pour mesurer la vitesse du vérin linéaire, assurez‑vous qu’il est chargé avec un poids représentatif de son fonctionnement dans votre application. Reprenez ensuite, avec un chronomètre, le processus pas à pas utilisé pour l’essai de vitesse au banc. Cette méthode convient aux applications où la vitesse n’est pas un facteur crucial.

Pour les applications où des mesures de vitesse précises sont nécessaires lorsque le vérin linéaire est sous charge, utilisez un système automatisé de mesure du temps. Ce système implique l’utilisation d’un microcontrôleur tel qu’un Arduino avec un code qui démarre/arrête un minuteur dès que l’un des deux interrupteurs de fin de course du vérin linéaire est atteint. Veuillez nous contacter dans ce cas : nous pouvons vous aider à mettre en place un gabarit pour y parvenir.

Enfin, selon votre application, vous pouvez également vouloir tester les limites de votre vérin linéaire en appliquant une charge proche de sa charge maximale nominale pour observer l’évolution de la vitesse et la réponse du vérin linéaire (p. ex. : le moteur chauffe‑t‑il ? Le mouvement de la course reste‑t‑il fluide et contrôlé ?).

Courant absorbé du système

Puisque le vérin linéaire est désormais sous charge, la vitesse diminuera et l’actionneur absorbera davantage de courant. Connaître le courant absorbé par le vérin linéaire sous charge aidera à sélectionner une alimentation appropriée. Il est important de prendre en compte les autres composants électriques raccordés au vérin linéaire, tels qu’une boîte de contrôle, des capteurs actifs, etc. Ces composants supplémentaires peuvent tirer du courant de l’alimentation et empêcher le vérin linéaire de recevoir suffisamment de courant pour atteindre sa pleine capacité de charge.

Pour mesurer le courant absorbé par le vérin linéaire sous charge, utilisez un multimètre, comme pour l’essai au banc. Autrement, comme pour le test de vitesse en laboratoire, utilisez un microcontrôleur avec un module capteur de courant connecté en série. Veuillez nous contacter si vous avez besoin d’aide pour mettre en place un gabarit à cet effet.

Une fois que vous connaissez le courant absorbé par l’ensemble de votre système, vous pouvez dimensionner votre alimentation en conséquence afin que le vérin linéaire reçoive suffisamment de courant en pleine charge.

Compatibilité environnementale

Les vérins linéaires de Progressive Automations disposent d’un Indice de protection (IP). Il évalue la capacité d’un produit à résister à l’intrusion de liquides et de poussières. Le système d’indice IP utilise deux chiffres pour définir la protection de tous les produits. Le premier chiffre représente la protection contre les solides et le second contre les liquides.

Une fois qu’un produit a terminé les tests dans un laboratoire agréé, il obtient une note numérique spécifique, que vous pouvez déchiffrer à l’aide du tableau IP ci‑dessous :

Selon votre application, tester l’indice IP d’un vérin linéaire peut être utile. Par exemple, si vous savez que votre vérin linéaire sera exposé à beaucoup d’eau, le modèle PA‑10 possède l’indice IP le plus élevé avec IP68M et IP69K. Il peut fonctionner sous l’eau et résister à des jets d’eau à haute pression lorsqu’il n’est pas en mouvement. La meilleure façon de tester ce type de vérin linéaire consiste à simplement le submerger dans l’eau et le faire fonctionner.

Cependant, les unités certifiées IP66, comme le vérin linéaire PA‑04 et le vérin industriel compact PA‑09, peuvent également résister à la fois à la poussière et à une intrusion modérée de liquides. Ces vérins linéaires se prêtent le mieux à des tests dans l’environnement de l’application visée. Si vous savez que le vérin linéaire ne sera pas exposé à la poussière ou à l’eau, vous pouvez opter pour un indice IP inférieur pour votre application.

Un indice IP ne teste pas la résistance extérieure/aux intempéries sur des changements saisonniers et de longues périodes (par exemple, des années en extérieur au fil de plusieurs saisons). Tenez donc compte de l’environnement dans lequel vous allez utiliser le vérin linéaire pour vous assurer qu’il y est adapté. Progressive Automations propose diverses certifications en plus de l’indice IP. Ces certifications peuvent être requises selon votre application. Parlez‑nous si vous avez besoin de certifications spécifiques pour votre actionneur et/ou votre application.

De manière générale, il est recommandé de monter l’actionneur avec l’extrémité de la course orientée vers le bas en cas de risque d’exposition à l’eau. Ainsi, la gravité éloignera les liquides du boîtier du moteur et aidera à prévenir les pannes prématurées.

Cycle de service

Le cycle de service d’un vérin linéaire est le rapport entre le temps d’allumage et d’arrêt, exprimé en pourcentage. Si votre application nécessite que le vérin linéaire fonctionne en continu, le cycle de service est extrêmement important pour éviter de griller le moteur. Pour ce type d’applications, le cycle de service doit être de 100 %.

Pour atteindre un cycle de service de 100 %, il faut utiliser un moteur CC sans balais, plutôt qu’un moteur CC à balais standard. Pour les vérins linéaires équipés d’un moteur CC à balais, Progressive Automations propose un cycle de service de 20 %, qui limite la durée de fonctionnement. Le cycle de service des vérins linéaires Progressive Automations est basé sur une période de 20 minutes : à 20 % de cycle, le vérin peut fonctionner en continu pendant 4 minutes, puis doit se reposer 16 minutes.

Le même principe s’applique à toute durée inférieure à 20 minutes. Par exemple, sur 10 minutes avec un cycle de 20 %, le vérin linéaire peut fonctionner 2 minutes puis doit se reposer 8 minutes. Au‑delà de 20 minutes à 20 % de cycle, le moteur sera endommagé par surchauffe.

La meilleure façon de tester le cycle de service de votre vérin linéaire est de l’installer avec un microcontrôleur, comme précédemment. Toutefois, le code devra être ajusté pour allumer et éteindre l’actionneur à des moments précis (p. ex. : 2 minutes de marche, 8 minutes de repos, et répétition). Assurez‑vous que l’actionneur est chargé en conséquence et vérifiez le système à intervalles réguliers pour confirmer qu’il fonctionne comme prévu. Répétez le test jusqu’à ce que vous soyez certain que le vérin linéaire fonctionne dans votre application.

Test de durée de vie accéléré

Une fois toutes les spécifications vérifiées, il est également important de s’assurer que la durée de vie nominale de l’actionneur est suffisante. Nous proposons des actionneurs évalués à 20 000 cycles et d’autres à 300 000 cycles. Certaines applications ne nécessitent qu’une opération par jour, d’autres en exigent plusieurs centaines. Dans les scénarios d’utilisation intensive, il est crucial de s’assurer que l’actionneur atteindra la durée de vie requise par l’application. Certaines applications ne permettent pas un remplacement facile des pièces : il est donc important de s’assurer que l’actionneur est dimensionné pour une durée de vie suffisante.

Cela peut être réalisé à l’aide d’un montage simple (si vous êtes à l’aise avec ce type de configuration). Si vous souhaitez réaliser vous‑même des tests accélérés mais ne savez pas comment vous y prendre, n’hésitez pas à nous contacter : nous pouvons vous fournir l’équipement adéquat.

Compatibilité de la rétroaction

Certaines applications et certains systèmes existants peuvent nécessiter des actionneurs avec un type de rétroaction spécifique pour fonctionner correctement. La détermination de la position d’un actionneur est utile pour les applications qui exigent que plusieurs actionneurs se déplacent à la même vitesse, stockent des positions prédéfinies et/ou collectent des informations de position pour analyse utilisateur. Lors de la sélection d’un actionneur, il est important de s’assurer qu’il dispose de la rétroaction adéquate pour la compatibilité avec votre système. Dans les vérins linéaires électriques, il existe trois grands types de rétroaction de position :

1. Rétroaction par potentiomètre
2. Rétroaction par capteur à effet Hall 
3. Rétroaction par interrupteur de fin de course

Les essais sur le terrain sont également considérés comme une partie cruciale de la procédure de test d’un actionneur. Après avoir terminé les essais en laboratoire, il est recommandé d’installer l’actionneur dans l’application et de le laisser fonctionner pendant une période prédéterminée. Cela garantira que l’actionneur fonctionne sous charge comme l’exige l’application. Chaque application d’un vérin linéaire est différente, l’étendue des tests variera donc selon les besoins. Cependant, il est recommandé de tester l’actionneur jusqu’aux limites de l’application (tout en restant dans les spécifications de l’actionneur) afin de s’assurer qu’il est réellement le bon choix.

Ce n’est qu’après les essais en laboratoire et sur le terrain qu’une véritable décision peut être prise sur la base des résultats de ces tests. Progressive Automations conseille aux utilisateurs finaux à fort volume d’effectuer tous ces tests afin d’éviter tout problème ultérieur dû à un actionneur sous‑dimensionné par rapport aux spécifications de l’application.

Pour éviter des problèmes ultérieurs avec votre application, il est crucial d’effectuer tous les tests décrits dans cet eBook. Chaque application d’un actionneur est unique et, même si un certain actionneur peut sembler être la solution idéale, il doit malgré tout être examiné et testé en profondeur. Grâce aux inspections visuelles, aux essais au banc et aux essais en laboratoire, nous sommes convaincus que vous identifierez toute faiblesse et/ou validerez pleinement que ce produit est la meilleure solution pour vous. Comme mentionné, nous avons inclus ci‑dessous une liste de contrôle pour les tests de vérin linéaire à imprimer et à utiliser comme référence tout au long de votre processus de test. Cela vous permettra de rester sur la bonne voie et de tenir compte de toutes les exigences de test.

Si vous avez des questions ou souhaitez discuter davantage de nos produits, n’hésitez pas à nous contacter ! Nous sommes experts dans ce que nous faisons et voulons nous assurer que vous trouvez la meilleure solution pour votre application.

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