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Dossier Vérins Quand on veut réaliser un mouvement linéaire avec un actionneur

Dossier Vérins Quand on veut réaliser un mouvement linéaire avec un actionneur électrique cela engendre généralement des coûts élevés et beaucoup d'entretiens. Si on cherche des actionneurs moins cher et simple à l’utilisation, les actionneurs pneumatiques offrent une solution! Ces actionneurs linéaires sont également appelés "vérins pneumatiques" ou "vérins à air comprimé". Dans ce dossier on décrira les vérins pneumatiques les plus utilisés. Festo Belgium sa Rue Colonel Bourg 101 BE-1030 Bruxelles Tel.: +32 2 702 32 39 Info_be@festo.com www.festo.com Dossier Vérins - 2 Les types de vérins Les vérins sont classés par type et par fonction. La figure 1 ci-dessous, montre un aperçu de la classification d’actionneurs pneumatiques. Les actionneurs les plus courants seront traitées dans ce dossier Fig. 1 Dossier Vérins - 3 Construction du vérin pneumatique Comme exemple (fig. 2), vous trouverez ci-dessous la construction d'un vérin double effet standard. Le vérin se compose d'un tube, d'une culasse arrière et avant, d’un piston avec joints, d’une tige de vérin, d’un coussinet et d’un joint racleur. A cela s’ajoutent des éléments de liaison et des joints statiques. Le corps du vérin (1) est généralement constitué d’un tube en acier étiré sans soudure. Pour augmenter la longévité du joint du piston, la surface intérieure du tube est minutieusement finie. Le corps de vérin peut également être fabriqué en aluminium, en laiton ou en acier avec des surfaces de glissement chromées. Les culasses avant (3) et arrière (2) sont d’ordinaire en matériau de fonderie (alliages légers coulés par injection). Leur fixation sur le cylindre se fait au moyen de tirants, de filetages ou de brides. La tige de vérin (4) est pratiquement toujours en acier inoxydable. Le coussinet (5), en bronze fritté ou en matériau synthétique, assure le guidage de la tige de vérin. Devant le coussinet se trouve un joint racleur avec joint à lèvres intégré (6). Le joint racleur empêche la poussière et la saleté de s’infiltrer, le joint à lèvres assure l’étanchéité entre la tige du piston et la culasse avant. Le piston (9) est également équipé d’un double joint à lèvres (7), qui assure l’étanchéité entre les deux chambres du vérin, et une bague de guidage (8). Les modèles des vérins varient selon les constructeurs. Cela signifie qu'il existe énormément de vérins différents. Cependant il existe également des vérins normalisés suivant la norme internationale ISO-VDMA. Ces normes définissent par exemple les cotes d’encombrements, le diamètre du vérin, tout comme le filetage sur la tige de vérin et le taraudage des raccords pneumatiques. Grâce à cela, les vérins normalisés des différents constructeurs sont interchangeables. Fig. 2. 1- corps du vérin 2- culasse arrière 3- culasse avant 4- tige de vérin 5- coussinet 6- joint racleur avec joint à lèvres intégré 7- joint à lèvres 8- bague de guidage 9- piston Dossier Vérins - 4 Le vérin simple effet Les vérins à simple effet sont appelés de cette façon, parce que l'air comprimé n'effectue une pression que sur un côté du piston, qui se met alors en mouvement grâce à la force exercée par la pression sur le piston. Fig. 3: Symbole d’un vérin simple effet à pousser doté d’un aimant permanent sur le piston. Nous parlons d'un vérin à pousser (fig. 3) quand l'air comprimé occasionne la course sortante et d'un vérin à traction (Fig. 4) quand l'air comprimé occasionne la course rentrante du vérin. Le piston retourne à sa position initiale au moyen d'un ressort interne ou d’une force externe. Fig. 4: Symbole du vérin à traction. La course des vérins simple effet avec ressort de rappel incorporé est limitée par la longueur du ressort. C'est pourquoi la course maximale disponible pour des vérins simple effet est généralement de 50 mm. Nous utilisons principalement les vérins simple effet pour clamer, éjecter et comprimer des pièces. Nous distinguons les vérins à simple effet suivants: A vérin à piston, B vérin à membrane, C vérin à soufflet, D muscle pneumatique. Dossier Vérins - 5 A. Le vérin simple effet à piston Le vérin à pousser (Fig. 5) Le vérin à piston est l'exécution la plus courante des vérins à simple effet. La pression exerce une force sur le piston. Suite à cette force le piston fait sortir la tige du piston hors du vérin. Quand la pression chute le ressort incorporé du vérin fait retourner le vérin en position de repos (Fig. 5). Fig. 5 Animation ESNU Illustration vérin simple effet FESTO type ESNU-20-50-P-A Documentation Fiche technique Accessoires CAO Le vérin à traction (Fig. 6) Ce type de vérin est principalement utilisé sur les systèmes de freinage pour les camions. Lors de la chute de pression, les vérins de freinage agissent sous la pression du ressort, ce qui augmente la sécurité ! Ci-dessous on peut voir la coupe d'un vérin à simple effet à traction (Fig. 6). Le fonctionnement est précisément à l'opposé de celui du vérin à pression à simple effet. Fig. 6 Illustration vérin simple effet FESTO type Vérin compact AEN-20- - Documentation Fiche technique Accessoires CAO Dossier Vérins - 6 B. Le vérin à membrane Dans ce type une membrane incorporée reprend la fonction du piston. La course s'effectue grâce à la légère transformation de la membrane lors de la mise sous pression de celle-ci (Fig. 8). Etant donné que la course ne dépasse pas quelques millimètres, ces modules sont presque uniquement utilisés pour des opérations de serrage. L’avantage de ce type de vérin est son encombrement réduit. Fig. 8. Symbole du vérin à membrane Illustration vérin à membrane FESTO type EV-20/75-5 Documentation Fiche technique Accessoires CAO C. Le vérin à soufflet Le vérin à soufflet ne fonctionne également que dans un sens. Ce vérin est surtout utilisé pour serrer, compresser et soulever des produits. Grâce à la surface relativement grande et en l’absence de perte de frottement entre le piston et le tube du vérin, le vérin à soufflet peut fournir une grande force. Symbole du vérin à soufflet Illustration vérin à doufflet FESTO typeEB-250-185 Documentation Fiche technique CAO D. Le muscle pneumatique En ce qui concerne sa fabrication, le muscle pneumatique ressemble beaucoup au vérin à soufflet. Il est cependant plus long et plus mince, ce qui rend son fonctionnement radicalement différent. En alimentant le vérin en air comprimé, les fibres de la paroi du vérin se contractent, ce qui crée une force de traction entre les deux extrémités (Fig. 9). Le muscle pneumatique peut exercer une force très élevé, la force et le déplacement du vérin sont proportionnel à la pression. Fig.-9. Animation MAS Symbool spiercilinder Illustration muscle pneumatique FESTO type Muscle pneumatique DMSP-40- - Documentation Fiche technique Accessoires CAO Dossier Vérins - 7 Le vérin double effet Dans un vérin double effet, le piston se déplace dans les deux sens grâce à la pression de l'air comprimé. Symbole du vérin double effet Tant lors de la course sortante que rentrante, le vérin développe une force proportionnelle à la pression de l'air et à la surface de fonctionnement du piston. Les vérins à double effet sont utilisés là où une force est exercée dans les deux sens (Fig. 10). Fig. 10. Animation DSNU En principe, la longueur de course du piston est illimitée. Il faut cependant tenir compte, en cas de longues courses, que la tige de vérin ne fléchisse ou ne se courbe pas. Comme déjà souligné les vérins peuvent suivre la norme ISO-VDMA. Illustration vérin normalisé suivant la norme ISO-VDMA, Festo type : DSBC-32-100-PPVA-N3 Documentation Fiche technique Accessoires CAO Dossier Vérins - 8 Le vérin double effet avec amortisseurs de fin de course réglable Un piston qui bute contre une des culasses avec une vitesse trop élevée peut endommager le vérin. C’est pourquoi il est préférable de freiner la vitesse du piston avant que celui-ci n’atteigne la fin de sa course. Pour cela il est à conseiller d’utiliser des vérins avec amortisseurs de fin de courses réglables (Fig. 11). Ce type est équipé d’un “piston d’amortissement” (1) qui, avant la fin de la course du piston, bloque la sortie normale de l’air comprimé (Fig. 12). L’air qui se trouve encore emprisonné dans la chambre du vérin (Fig. 13) doit s’échapper par un limiteur de débit (2). Si le limiteur est bien réglé un coussin d’air effectue une force sur le piston qui ralentit sa vitesse. Lorsque le piston se déplace en sens contraire, (Fig. 14) l’air peut affluer librement dans l’espace du vérin via un clapet anti-retour (3), de ce fait l’air peut remplir la chambre du vérin à plein débit sans devoir passer par l’étrangleur et le vérin accéléré normalement. Fig. 11. Fig. 12. Fig. 13. Fig. 14. Animation PPV Symbole d’un vérin avec amortisseurs de fin de courses réglables. Le vérin avec amortissement de fin course pneumatique auto-ajustable Le réglage de l’amortissement de fin de course est fonction de l’inertie de la masse qui doit être amortie. De se fait les amortisseurs sont souvent mal réglés et les réglages doivent être rectifiés. Des vérins avec amortissement de fin course pneumatique auto-ajustable (Fig. 15) offrent l’avantage que l’amortissement ne uploads/Finance/ verins.pdf