Actionneurs pneumatiques - Cours de Mécanique des fluides avec Maxicours

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Actionneurs pneumatiques

Tous les appareils qui transforment l'énergie pneumatique en énergie mécanique sont des actionneurs. La plupart des usines utilisent l'énergie pneumatique pour accomplir un travail, soit avec des outils portatifs ou avec des actionneurs.

Quand vous parlez d'actionneurs, vous devez considérer les vérins comme des actionneurs linéaires et les oscillateurs ainsi que les moteurs (à pistons et à ailettes) comme des actionneurs rotatifs. La figure ci-dessous présente les principaux emplois des vérins pneumatiques en automatisation de production.

Utilisations des vérins pneumatiques :

Les vérins sont généralement constitués d'un cylindre, d'un piston et d'une tige.

Ils peuvent être à simple ou à double effet et posséder des amortisseurs.

Vérin à simple effet (VSE)

La figure ci-dessous montre les principales parties d'un vérin à simple effet. L'appellation "simple effet" vient du fait que l'air comprimé n'entre que d'un seul côté.

Vérin à simple effet :

L'air comprimé pénètre dans le cylindre (3) par l'orifice d'entrée (7) du flasque arrière (1) ; la tige du piston (5) amorce son mouvement de sortie et le vérin fournit un travail. Lorsque l'arrivée d'air est interrompue par un distributeur, le ressort de rappel (6) ramène le piston (8) à sa position initiale. L'orifice (10) sert à libérer le passage de l'air pour éviter la formation d'un coussin d'air, il peut être muni d'un filtre.

D'autre part, la course d'un vérin à simple effet est relativement courte. A cause de la présence du ressort de rappel, la force exercée par le piston diminue au fur et à mesure que la course augmente. La course d'un vérin à simple effet est donc fonction de la longueur du ressort.

Comme le vérin à simple effet peut fournir un travail linéaire dans un seul sens, son utilisation se restreint le plus souvent à des mouvements simples comme le serrage, l'éjection ou le positionnement d'une pièce.

Certains vérins à simple effet occupent la position sortie au repos (figure ci-dessous). Le ressort pousse de l'autre côté du piston pour maintenir la tige sortie. C'est l'air comprimé qui fait rentrer la tige du vérin. On emploie surtout ce genre de vérin comme dispositif de sécurité, sur une rame de métro par exemple, en cas de panne d'énergie. Le freinage du convoi est ainsi assuré en l'absence d'air comprimé.

Position sortie au repos :

 

Vérin à double effet (VDE)

Les vérins à double effet sont fabriqués de façon comparable à ceux à simple effet. La plupart de leurs parties sont identiques, à l'exception du dispositif d'étanchéité de la tige dans le flasque avant et du joint d'étanchéité du piston. Cette modification est nécessaire, car la partie avant et la partie arrière reçoivent de l'air comprimé.

La figure ci-dessous présente les principales parties d'un vérin à double effet démontable, avec amortisseurs réglables des deux cotés.

Vérin à double effet :

Lorsque l'air comprimé agit sur le piston (9) par le flasque arrière (1), la tige (11) sort. La rentrée de la tige a lieu lorsque la pression agit sur l'autre face du piston par l'orifice avant (5) tout en permettant l'évacuation de l'air emprisonné par l'orifice arrière (4).

Le vérin à double effet développe un effort autant à la sortie qu'à la rentrée de la tige. Son emploi s'avère donc universel pour effectuer tous les genres de travaux. Par contre, sa consommation d'air équivalente au double de celle d'un vérin à simple effet constitue son principal inconvénient.

Vérin à amortissement pneumatique :

Pour éviter les chocs en fin de course et des détériorations lors du déplacement des masses, il faut amortir l'énergie cinétique. L'amortissement pneumatique intégré au vérin agit avant la fin de course du piston.

Principe de fonctionnement

(Figure ci-dessous)

En fin de course, un piston amortisseur oblige l'air comprimé à s'échapper à travers un orifice réglable (vis de réglage d'amortissement). Cette compression supplémentaire dans la dernière partie de la chambre du vérin permet d'absorber une partie de l'énergie. Le piston freiné, arrive lentement à sa position de fin de course.

Un clapet de démarrage rapide assure une alimentation de la chambre lors de l'inversion du mouvement et réduit le temps de début de mouvement.

Principe de l'amortissement pneumatique :

 Définition d'un diamètre de vérin :

On note aussi une autre caractéristique importante des vérins à double effet. Pour une même pression d'alimentation, la force développée à la sortie de la tige est différente de celle développée à la rentrée. On se souvient que la force est en relation directe avec la surface (F = p  S).

La force développée en sortie de tige est donc plus grande que celle développée en rentrée, car la surface efficace du côté de la tige est plus petite (surface du cylindre moins celle de la tige).

Efforts développés par un vérin :

Lors du calcul de la force développée par les vérins, il faut tenir compte de la surface efficace du piston en contact avec la pression d'air :

lors de la sortie de la tige, le travail s'effectue en poussée et agit sur la surface totale du piston ;

lors de la rentrée de la tige, le travail s'effectue en traction et agit sur une surface réduite du piston, car il faut déduire la section de la tige.

Surfaces de travail :

 

 La force (F, en newtons) est en relation directe avec la pression

(p, en pascals) et la surface (S, en mètres carrés)

F = p X S

Comme la plupart des vérins ont une forme circulaire, on calcule la surface du piston (cercle) à l'aide de l'une ou l'autre des formules suivantes : S = Pi  r2 ou 3,1416 rayon du cercle au carré

Ou encore :

Ou encore : S = 0,7854  D2

Cette dernière équation s'avère la plus utile, car les constructeurs classent les vérins selon leur alésage (diamètre du vérin).

Par ailleurs, si le vérin est muni d'un ressort, il faut soustraire de la force de travail l'effort nécessaire pour combattre la force du ressort. Toutefois, on néglige les forces de frottement, car elles représentent habituellement moins de 10 % de la force totale.

Exemple 1

Problème

Calculez les forces de poussée et de traction d'un vérin de 5 cm de diamètre muni d'une tige de 2 cm de diamètre et soumis à une pression de 500 kPa (5 bars).

1. Conversion des données

On convertit d'abord les données en unités de base :

F = ?

P = 500 kPa = 500 000 Pa

D = 5 cm = 0,05 m

d = 2 cm = 0,02 m

2. Calcul des surfaces efficaces du piston

On trouve ensuite les surfaces efficaces du piston :

En poussée :

Sp = 0,7854 D2

Sp = 0,7854  0,052

Sp environ 0,002 m2

En traction :

St = 0,7854 (D2 - d2)

St environ 0,0017 m2

3. Calcul des forces de poussée et de traction

La force de poussée équivaut alors à :

Fp = p Sp

Fp = 500 000  0,002

Fp = 1 000 N

Et la force de traction équivaut à :

Ft = p St

Ft = 500 000  0,0017

Ft = 850 N

On conclut que la force de traction est effectivement plus faible que celle de la poussée à cause de la surface réduite par la tige du vérin.

La masse déplacée, d'un mouvement uniforme, suivant un axe vertical se définit à partir de la relation : P = m • g.

- P = F -> P = Poids du solide - F = force de poussée

- m = 

- F = 1 000 N - g = 10 m/s2

- Masse m : m =  = 100 kg

Exemple 2

Problème

Calculez la force de poussée si, dans les mêmes conditions, le diamètre du vérin a doublé.

1. Conversion des données

F = ?

P = 500 000 Pa

D = 10 cm = 0,1 m

2. Calcul de la surface de poussée

On trouve la surface de poussée du piston :

S = 0,7854  0,12

S envion 0,008 m2

On remarque qu'une augmentation du double du diamètre (de 5 à 10 cm) a fait quadrupler la surface de poussée (de 0,002 à 0,008 m2).

3. Calcul de la force de poussée

La force de poussée du nouveau vérin devient :

F = 500 000  0,008

F = 4 000 N

Ce qui équivaut à déplacer une masse m de 400 kg, d'un mouvement uniforme, suivant un axe vertical.

On conclut que la surface et la force d'un vérin varient en fonction du carré du diamètre :

- Si le diamètre double ( 2), la force quadruple ( 4) ;

- Si le diamètre triple ( 3), la force augmente d'un facteur 9 ( 9) ; et ainsi de suite.

Effort dynamique développé par un vérin

Effort dynamique développé par un vérin :

F = Pression  Surface du piston  Rendement

Le rendement d'un vérin dépend du diamètre du vérin, de la pression et de paramètres d'ordre mécanique. Les abaques et tableaux ci-dessous définissent les efforts dynamiques développés par les vérins en sortie et rentrée de la tige, en fonction de la pression d'alimentation.

Taux de charge

C'est le rapport, exprimé en pourcentage, entre la charge réelle à déplacer par le vérin et l'effort dynamique disponible en bout de tige.

Taux de charge (en %) =

Pour une utilisation optimale du vérin, il est recommandé de définir un vérin tel que le taux de charge soit inférieur ou égal à 75 %.

Exemple : Définition d'un vérin pour soulever une charge de 130 daN à une pression de 7 bar relatifs (manométriques).

Effort dynamique théorique =

Dans l'abaque "sortie de tige", définir le point de rencontre entre l'effort dynamique ainsi calculé et la pression d'alimentation. Le diamètre du vérin nécessaire sera celui dont la courbe passe par ce point ou celui développant un effort immédiatement supérieur.

Dans l'exemple cité : 175 daN est situé entre le Ø 50 et le Ø 63 mm. Le vérin recommandé est le Ø 63 mm qui développe 200 daN à 7 bar et le taux de charge réel est de :

  100 = 65 %

La figure 2.28 vous présente les abaques associés aux efforts développés par un vérin.

Figure 2.28    Efforts développés par un vérin.

 Accessoires de montage :

Un grand choix de fixations normalisées permet des montages de vérins adaptés à chaque emploi. La figure ci-dessous présente différentes applications.

Gamme de fixations normalisées :

 Technologie des actionneurs linéaires et rotatifs :

Complétant la gamme des vérins à simple et à double effet standards normalisés les constructeurs proposent des versions dont la technologie permet de répondre aux besoins spécifiques d'automatisation.

Des exemples vous sont présentés en précisant la construction et les champs d'applications.

Vérin à simple effet : module de serrage

Exemples présentés :

- vérin à membrane ;

- vérin à soufflet à simple effet ;

- vérin à membrane déroulante ;

- vérin à membrane (à simple et à double effet) ;

- vérin à faible course ;

- vérin à double tige traversante.

Vérins à membrane :

Pour le serrage rapide de pièces délicates et légèrement inégales à faibles variations de cotes. Cette série de vérins se monte dans tous les types d'installation.

Ces vérins plats développant des efforts de serrage relativement importants sont particulièrement appropriés pour le serrage de pièces de forme allongée. Comme ils ne possèdent pas d'amortissement de fin de course, et que leur action de serrage est très rapide, on ne doit, en principe, les utiliser qu'au contact d'une pièce. Le rappel est assuré par la membrane en précontrainte. La figure suivante présente deux types de vérins à membrane ainsi que le schéma de fonctionnement.

Types de vérins et principe de fonctionnement :

La figure suivante montre des applications de ce type de vérin.

Applications des vérins à membrane :

Vérin à soufflet à simple effet :

Ils sont constitués d'un ou plusieurs soufflets qui s'étirent lors de la mise sous pression et qui reviennent en position lorsque la pression disparaît. Une force de rappel est nécessaire pour ramener le vérin à soufflet à sa hauteur minimale.

Cette force est généralement fournie par le poids s'exerçant sur le soufflet. La figure suivante présente un vérin à simple soufflet et un vérin à double soufflet.

Vérins à soufflet :

Champs d'application :

Les vérins à soufflet se prêtent à un grand nombre d'utilisations. Leur encombrement particulièrement réduit représente un gain de place important en hauteur.

En outre, leur grande flexibilité permet d'éviter l'utilisation d'éléments de liaison et d'articulations (angle d'inclinaison jusqu'à 15°). Les vérins à soufflet ne doivent comprimer que des matières d'œuvre ou bien doivent être pourvus à leurs extrémités (courses mini/maxi) de butées de limitation de course pour éviter de surcharger la paroi du soufflet. La figure ci-dessous montre des application de ce type de vérin.

Exemples d'utilisation du vérin à soufflet :

Vérin à membrane déroulante :

C'est un vérin à frottements particulièrement faibles, pour déplacement mécanique de précision. La figure ci-dessous présente ce type de vérin, à simple effet.

Vérin à simple effet :

Vérin à membrane (à simple et à double effet)

Ces vérins conviennent à une utilisation légère mais développent des forces élevées malgré leur dimensions relativement compactes.

Ils sont prévus pour :

  • l'emboutissage,
  • l'estampage,
  • le cintrage,
  • le serrage,
  • et les opérations comparables.

La figure suivante présente un exemple de vérin simple effet et de vérin double effet ainsi qu'une application comme élément de serrage.

Vérins à membrane :

Vérin à faible course :

Grâce à leur construction compacte et leur temps de réponse rapide, les vérins à faible course se rencontrent dans des types différents :

  • standard simple ou double effet,
  • avec double tige traversante,
  • avec antirotation de tige,
  • avec électrodistributeur intégré.

La figure suivante présente le type de vérin standard.

Champs d'application

Ces vérins à faible course sont particulièrement adaptés aux fonctions de serrage, blocage, éjection, indexage et verrouillage de pièces dans toutes les applications industrielles.

Le corps du vérin muni de rainures permet d'adapter aisément les mini-détecteurs offrant ainsi une solution efficace et peu encombrante.

Vérin à double tige traversante

Il s'agit d'un vérin à double effet présentant une tige de chaque coté. Le guidage de la tige sur deux douilles autolubrifiantes permet à ce type de vérin d'absorber de faibles charges latérales.

La figure suivante présente ce modèle de vérin qui est une exécution spéciale.

Vérin double tige traversante :

Champs d'application

La force disponible est identique dans les deux sens. La détection de la position de la tige dépend de l'implantation. Pour toutes les applications dans le domaine des constructions mécaniques.

Accessoires pour vérins : options et versions spéciales

Exemples présentés :

- vérin à plusieurs positions : dos à dos ;

- vérin à plusieurs positions : nez à nez ;

- vérin à trois positions ;

- vérin à section rectangulaire ;

- vérins à piston elliptique : antirotation ;

- vérin bitige ;

- unité de guidage ;

- vérin pneumatique à double effet avec bloqueur de tige ;

- vérin à percussion ou à impact (impacteur) ;

- vérin tandem - double force ;

- vérin double effort ;

- vérins de bridage ;

- vérins sans tige à accouplement magnétique ;

- vérin sans tige à bandes, à chariot guide ;

– vérin à câble ;

- vérin rotatif : vireurs à double effet ;

- vérin rotatif à palette.

Vérin à plusieurs positions : dos à dos

Pour réaliser cette solution technologique, le constructeur utilise des vérins à double effet qu'il associe.

Par exemple un kit de montage qui sert à relier deux vérins de même alésage et dont les tiges sortent à l'opposé. Une course différente de ces deux vérins permet quatre positions, une course identique trois positions. La figure suivante vous présente un vérin à plusieurs positions.

Vérin à plusieurs positions :

Champs d'application :

Ce type de vérin se rencontre dans les applications qui nécessitent du rangement d'objets divers, de commande de leviers, de triage de pièces, etc. La figure suivante présente une mise en situation, le vérin à plusieurs positions permet un empilage par couche de feuilles d'aluminium protégées par des feuilles de cuir intercalées.

Vérin à multipositions - Empilage de feuilles :

 

Vérin à plusieurs positions : nez à nez :

Ensemble composé de deux vérins reliés par une tige commune. Ce dispositif permet d'obtenir trois ou quatre positions différentes si les vérins ont une course identique ou différente.

La figure suivante présente ce type de vérin.

Vérin à plusieurs positions : nez à nez :

Champs d'application :

Se rencontre dans les applications qui nécessitent des déplacements à plusieurs positions définies.

Vérin à trois positions :

Le vérin à trois positions est un ensemble monobloc constitué de deux corps de vérins en ligne, de courses généralement différentes, les tiges étant non attelées.

La figure suivante présente ce type de vérin.

Vérin à trois positions :

Champs d'application :

Comme pour les modèles précédents, ce type de vérin s'utilise chaque fois que des positions définies sont exigées.

Vérin à section rectangulaire

Ce vérin particulièrement plat se distingue par sa conception et la section rectangulaire de son piston. Il réunit les fonctions de guidage linéaire et d'actionnement pneumatique en un seul appareil compact.

La figure suivante vous présente ce type de vérin.

Vérin à section rectangulaire :

Champs d'application :

Grâce à sa tige de piston non tournante ce vérin convient à de multiples applications comme par exemple sectionnement d'un fil, marquage, numérotation, pliage, amenage de fil à souder.

L'entr'axe des vérins montés en batterie est réduit d'environ 40 % par rapport à un montage en batterie des vérins cylindriques.

Montage de vérins à section rectangulaire :

 Vérins à piston elliptique - Antirotation :

Ce vérin à double effet est bloqué en rotation par le biais d'un piston elliptique. Il apporte un gain de place et la tige de piston résiste aux couples.

Vérin à double effet à piston elliptique :

Champs d'application :

Grâce à sa tige non tournante ce vérin convient à de multiples applications dans le domaine de la mécanique et complète la gamme des vérins à section rectangulaire.

Vérins antirotation et guidage à billes

Principe de fonctionnement

La tige du vérin possède quatre cannelures où roulent les billes de guidage montées sous précharge (figure 2.45c). Ce dispositif antirotation assure un mouvement linéaire et précis de la tige. Rotation maxi de la tige < à 0,2°. La figure suivante présente ce type de vérin et le principe de fonctionnement de ce dispositif.

Vérin antirotation et guidage à billes :

Champs d'application :

Pour toutes les applications dans le domaine des constructions mécaniques, tout particulièrement lorsque les paramètres de fonctionnement imposent mouvement avec réduction du frottement et résistance aux couples.

Vérin bitige

Deux tiges liées à une plaque et guidés par des paliers lisses permettent un déplacement linéaire sans rotation.

Vérin bitige :

Champs d'application :

Pour toutes les applications dans le domaine des constructions mécaniques nécessitant un fonctionnement sans rotation.

Unité de guidage

L'unité de guidage est adaptable sur un vérin pneumatique normalisé. Elle sert à empêcher la rotation des vérins en présence de couples importants.

Elles sont montées sur le flasque avant (le nez) du vérin et à l'extrémité de la tige.

Suivant la construction, le guidage s'effectue par quatre paliers lisses pour le type "U", par paliers à billes pour le type "H". La figure ci-dessous vous présente ces unités de guidage.

Unités de guidage adaptables sur vérin pneumatique :

Champs d'application :

Les unités de guidage offrent une haute précision de guidage dans la manipulation de pièces et autres domaines d'utilisation (domaine de la manutention). La figure suivante présente l'exemple d'un type d'unité de guidage associée à un vérin sans tige dans le cadre d'un transfert.

Exemple d'utilisation d'une unité de guidage :

 

Vérin pneumatique à double effet avec bloqueur de tige

Principe de fonctionnement du bloqueur de tige :

Champs d'application :

Le dispositif de blocage de tige est monté sur les vérins pour en assurer l'arrêt lors d'un incident de fonctionnement ou éviter des mouvements intempestifs sur installations ou machines. Ce dispositif est donc utilisé lorsqu'il est nécessaire de garantir l'arrêt et le maintien d'un vérin sous charge lors d'une coupure électrique ou d'air comprimé.

Recommandations de montage et de fonctionnement

Le vérin avec blocage de tige ne peut pas être installé sans prendre des précautions de montage. Il est important de bien définir le type de schéma que l'on souhaite obtenir ainsi que les conditions de fonctionnement du vérin.

Le blocage peut s'effectuer en cas de :

- coupure d'alimentation électrique ;

- coupure d'alimentation pneumatique ;

- chute de pression.

A chaque application correspond un schéma spécifique.

Vérin à percussion ou à impact (impacteur)

Le vérin à impact est un vérin pneumatique travaillant aux chocs, développant une très grande énergie cinétique par rapport à son encombrement.

Cette énergie est obtenue par un dispositif à accumulation et détente brusque, imprimant au piston par exemple une vitesse de 7,7 m/s pour une pression de 7 bar.

La cadence de fonctionnement peut-être très rapide, exemple 60 cycles/minutes maxi en employant le distributeur de commande dont les orifices sont adaptés pour le débit d'air nécessaire. La force de frappe maxi se situe sur une partie de la course du piston.

Il est recommandé d'utiliser ces vérins dans les fourchettes de course indiquées par le constructeur et il est strictement prohibé de laisser l'ensemble tige piston vérin en butée sur la flasque avant (tige sortie). La figure suivante présente ce type de vérin ainsi que sa construction.

Vérin à impact (impacteur) :

Champs d'application :

Simple et robuste cet appareil peut être utilisé pour des opérations de marquage, rivetage, découpage, formage et la plupart des travaux de presse. Toutefois les opérations d'emboutissage profond ne peuvent être exécutées de par la conception même de l'appareil.

Ces vérins ne conviennent pas pour de grandes courses de déformation, la vitesse, donc l'énergie de percussion diminue lorsque la course augmente. La figure ci-dessous vous présente une possibilité de montage, marche par commande manuelle. Un distributeur 5/2 à commande manuelle permet la frappe et la remontée à la demande. Le bouchon 1 ne doit pas être enlevé, il comporte un orifice de mise à l'atmosphère. Dans tous les cas la restriction marquée X est nécessaire. Elle permet un contrôle de l'échappement de l'air côté tige permettant ainsi le phénomène d'accumulation.

Exemple de montage d'un vérin à impact :

 Vérin tandem - Double force (ou double effort) :

Le vérin tandem est constitué par deux vérins à double effet associés, ce qui permet un couplage de deux pistons. Quand la pression est appliquée simultanément sur les deux pistons, la tige du vérin développe deux fois plus de force qu'un vérin normal.

Vérin tandem :

Champs d'application :

Ce type de vérin s'utilise chaque fois que des efforts importants sont nécessaires mais que l'environnement interdit l'emploi de vérins de diamètre très supérieur, exemple de presses pneumatiques.

Vérin double effort : double tige double piston

Ce type de vérin associe par sa construction la fonction antirotation réalisée par deux tiges et le guidage linéaire à billes. La pression s'exerce simultanément sur les deux pistons, la plaque avant développe ainsi un double effort. La figure suivante vous présente ce type de vérin.

Vérin double effort : double tige, double piston :

Champs d'application

Les applications de ce type de vérin complètent celles proposées par le vérin tandem en ajoutant la fonction antirotation. Il trouve son emploi dans le domaine des constructions mécaniques.

Vérins de bridage

Présentation

Les vérins de bridage sont des vérins pneumatiques simple effet équipés d'un dispositif multiplicateur de pression. Ils permettent de résoudre la plupart des problèmes de bridage, serrage, marquage, etc.

Principe de fonctionnement

L'air agit sur la grande surface du piston et provoque la montée en pression de l'huile, d'où multiplication de l'effort et déplacement de la tige. La figure suivante présente ce type de vérin.

Vérin de bridage :

Champs d'applicationExemples d'utilisation du vérin de bridage :

Vérins sans tige à accouplement magnétique :

Principe de fonctionnement :

Mû par l'énergie pneumatique, le piston se déplace dans le tube amagnétique comme dans un vérin classique. La transmission du mouvement du piston au chariot porte-charge est réalisée par accouplement magnétique grâce à de puissants aimants permanents. La figure suivante vous présente ce principe de fonctionnement.

Principe de fonctionnement du vérin sans tige à accouplement magnétique :

Le principe de fonctionnement permet un encombrement réduit de la construction. Contrairement aux vérins pneumatiques classiques le principe d'entraînement linéaire par accouplement magnétique supprime la présence d'une tige permettant une forte réduction de l'encombrement, une meilleure intégration du vérin dans le mécanisme et un positionnement différent de la charge à déplacer ce que vous montre l'exemple de la figure ci-dessous. Ce type de vérin offre ainsi une solution plus compacte.

Emploi du vérin sans tige à accouplement magnétique :

Vérin sans tige à bandes, à chariot guide :

Principe de fonctionnement

Mû par l'énergie pneumatique, le piston sans tige se déplace dans un tube en aluminium extrudé pourvu d'une fente longitudinale. L'étanchéité du tube est assurée par deux bandes munies de joints.

Le chariot guidé auquel est fixée la charge est entraîné par le piston au moyen d'un étrier de liaison. A l'intérieur de celui-ci, deux guides séparent les bandes pour permettre son passage dans la fente, puis les referment sur le tube pour assurer l'étanchéité. La figure ci-dessous vous présente ce type de vérin.

Vérin sans tige à bandes, à chariot guidé :

Champs d'application :

Le vérin sans tige à bandes convient pour tous déplacements (course jusqu'à 10 m) :

  • pour manutention,
  • manipulation,
  • amenage,
  • positionnement,
  • ouvertures de portes,
  • ascenseurs de pièces,
  • peinture au pistolet,
  • équipement de soudage, etc.

La figure ci-dessous vous présente des exemples d'utilisation du vérin sans tige.

Exemples d'utilisation du vérin sans tige :

 Vérin à câble :

Principe de fonctionnement

La pression (pneumatique ou hydraulique) appliquée sur un côté du piston, fait déplacer ce dernier à l'intérieur du cylindre, tirant le câble autour de la poulie pour transmettre le déplacement désiré à la charge reliée à l'étrier. Les vérins à câble sont de construction robuste.

Vérin à câble :

Champs d'application

Comme la gamme des vérins sans tige, le vérin à câble par son encombrement permet un positionnement différent de la charge à déplacer. Les courses peuvent être de quelques centimètres jusqu'à plus de 18 mètres.

Exemples d'applications du vérin à câble :

Vérin rotatif : vireurs à double effet

Principe de fonctionnement

Le mouvement linéaire de la tige est transformé en un mouvement rotatif par l'intermédiaire d'un mécanisme pignon crémaillère à compensation de jeu. Disposé au milieu du vérin, l'arbre assure un mouvement précis, exempt de jeu. Des deux côtés un réglage de fin de course combiné à un amortissement réglable aux fins de course, assurent un amortissement constant sur toute la plage de déplacement.

Vireur à double effet :

Champs d'application

Le couple est fonction de la pression, de la superficie du piston et du rapport de transmission. Ce type de vérin est utilisé pour :

  • tourner des pièces,
  • plier des tubes,
  • le réglage d'installation de climatisation,
  • la commande de vannes, etc.

Vérin rotatif à palette

Deux modèles de base sont disponibles :

- construction à simple ou double palette permettant des angles de rotation variables suivant les constructeurs, exemple maxi : de 280° pour les premiers et 100° pour les seconds :

- couple multiplié par deux pour les double palette ;

- arbre traversant en standard permettant l'adaptation éventuelle d'un système de réglage d'angle et d'une détection électronique de fin de course spécifique. La figure ci-dessous vous présente le vérin rotatif à palette.

 Actionneurs autres que les vérins

Pour les machines de production, en plus des vérins, divers types d'actionneurs pneumatiques sont utilisés :

  • turbines pour perceuses,
  • taraudeuses,
  • meuleuses,
  • moteurs,
  • soufflettes,
  • buses de sablage,
  • pistolets à peinture…

En complément des vérins les constructeurs proposent :

des éléments modulaires pneumatiques de manipulation, pour les ensembles automatiques de reprise, d'assemblage, de contrôle… ;

des plateaux rotatifs ;

des moteurs.

Les éléments modulaires de manipulation

Avec ces éléments, de nombreux types d'ensembles de manipulation peuvent être facilement configurés pour répondre aux besoins des machines automatiques de production : saisie de pièces, retournements, présentations, positionnements, assemblages, contrôles…

Intégrant des vérins pneumatiques, des amortisseurs hydrauliques de fin de course, des régleurs de vitesse et des capteurs, des éléments de translation, de rotation et de serrage se combinent entre eux et permettent, avec les ventouses de préhension, une automatisation flexible, précise, efficace et adaptée à chaque problème de manipulation automatisée.

Modules de manipulations :

Modules de manipulations

Association

Les modules de translation linéaire et de rotation 0-180° peuvent être utilisés seuls ou associés entre eux. Ils sont compacts, entièrement équipés et prêts à être raccordés pneumatiquement et électriquement.

Le système d'assemblage par clavetage en croix assure une parfaite rigidité entre chacun des modules associés. La souplesse de ce système permet de réaliser de très nombreuses configurations.

La figure suivante présente une configuration associant tous les modules entre eux, exemple d'un manipulateur à quatre degrés de liberté avec module de serrage.

 Unités de translation à guidage à billes

La figure suivante présente deux versions d'unité de translation ce qui offre deux possibilités de fonctionnement suivant le type d'adaptation.

Champs d'application

Ce type d'unité de translation assure des transferts suivant le mode d'adaptation que nous présente la figure 2.68.

Adaptation des unités de translation :

Plateaux rotatifs :

Le plateau pneumatique rotatif est une unité complète, directement utilisable, équipée d'un vérin pneumatique et de son distributeur de commande.

Principe de fonctionnement

La tige du vérin à double effet est en liaison avec le mécanisme de commande de rotation du plateau. Le sens de la rotation dépend du mouvement de la tige. La figure suivante présente un plateau rotatif.

Champs d'application

Son système pas-à-pas permet une utilisation comme table d'apport ou diviseur pour des opérations d'usinage, de montage, d'assemblage ou de manutention.

Moteur pneumatique

Les moteurs pneumatiques transforment l'énergie de l'air comprimé en un mouvement rotatif illimité. Le mouvement de rotation est transmis par l'arbre du moteur.

Il existe plusieurs principes de construction des moteurs (palettes ou ailettes, pistons, turbine…). Leur vitesse de rotation et leur puissance dépendent de chacun d'eux.

De plus, la plupart des moteurs peuvent fonctionner dans les deux sens de rotation même si certains modèles se limitent à un seul sens. Il est aussi possible de faire varier la vitesse de rotation du moteur en fonction de la pression et du débit de l'air.

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