Guide de sélection des vérins pneumatiques

Les vérins pneumatiques sont essentiels à de nombreux systèmes industriels, car ils fournissent un mouvement linéaire et une force pour diverses applications. Le choix du bon vérin pneumatique pour une application spécifique est essentiel pour garantir des performances et une fiabilité optimales. Cet article présente quelques facteurs clés à prendre en compte lors de la sélection d'un vérin pneumatique.

Comment choisir un vérin pneumatique

Lisez notre article présentation des vérins pneumatiques pour plus d'informations sur la construction, le fonctionnement et les types de vérins pneumatiques. Notre glossaire pneumatique fournit une référence pour les termes liés aux systèmes pneumatiques.

Le choix d'un vérin pneumatique nécessite de définir clairement les spécifications de performance du système, telles que la capacité de charge, la longueur de course, la vitesse de fonctionnement, la pression et la température maximales de fonctionnement. Les facteurs les plus importants à prendre en compte lors du processus de sélection sont présentés ci-dessous.

1. Facteur de forme et normes ISO
2. Type de cylindre pneumatique
3. Force et taille de l'alésage
4. Longueur de la course
5. Amortissement
6. Options de montage
7. Vitesse

1. Facteur de forme et normes ISO

Le facteur de forme d'un cylindre pneumatique fait référence à sa taille physique, à sa forme et à ses dimensions. Il comprend des facteurs tels que

• Type de cylindre
• Taille de l'alésage
• Longueur de la course
• Style de montage
• Forme générale

Le facteur de forme d'un vérin pneumatique détermine si le vérin peut s'adapter à l'espace disponible dans l'application et s'il peut déplacer la charge efficacement. Si le vérin est trop grand ou trop petit, il risque de ne pas fournir la force ou la vitesse nécessaire pour déplacer la charge ou de ne pas tenir dans l'espace disponible. L'acquisition d'un cylindre pneumatique conforme à une norme permet de l'interchanger facilement d'une marque à l'autre en cas de besoin. Ces normes définissent les dimensions, les performances et les exigences d'essai des vérins pneumatiques. Les cylindres les plus courants sont les cylindres à corps rond, les cylindres compacts et les cylindres guidés.

• Vérins pneumatiques ISO 15552 (32 - 320 mm) : Ces vérins pneumatiques sont conformes à la norme ISO 15552 pour les vérins profilés de 32 à 320 mm de diamètre. Les options comprennent des vérins à simple ou double effet, avec diverses configurations pour le diamètre de la tige, la longueur de course, la force, la pression, le piston magnétique et l'amortissement réglable.
• Cylindres pneumatiques ronds (32 - 63 mm) : Les vérins à corps rond ont une forme cylindrique et sont l'un des vérins pneumatiques les plus courants. Ils sont disponibles dans différentes tailles d'alésage et longueurs de course et peuvent fournir une force et une vitesse élevées. Ces vérins conviennent à diverses applications et sont disponibles dans différentes configurations pour le diamètre de la tige, la longueur de course, la force et la pression.
• Vérins pneumatiques compacts ISO 21287 (20-100 mm) : Les vérins pneumatiques compacts ISO 21287 ont un diamètre compris entre 20 et 100 mm. Ils sont plus petits que les vérins à corps rond et conviennent parfaitement aux applications où l'espace est limité. Ils ont une course plus courte et un alésage plus petit que les cylindres à corps rond. Les vérins compacts peuvent être à simple ou double effet et sont couramment utilisés dans les applications d'automatisation et de robotique.
• Vérins pneumatiques sans tige : Les vérins sans tige permettent un mouvement linéaire, la charge se déplaçant le long du piston. L'avantage principal est d'avoir la même longueur de course dans un espace considérablement réduit. Les vérins sans tige sont couramment utilisés dans la manutention, le chargement, le levage, la coupe de bande et d'autres applications.
• Mini-cylindres pneumatiques ISO 6432 (8 - 25 mm) : Les cylindres pneumatiques conformes à la norme ISO 6432 pour les cylindres ronds (mini-cylindres) ont un diamètre compris entre 8 et 25 mm.
• Cylindres guidés : Les vérins guidés sont dotés de mécanismes de guidage supplémentaires qui empêchent la tige de piston de se plier ou de se tordre pendant le fonctionnement. Ils conviennent aux applications où la tige de piston risque d'être soumise à des forces latérales. Les vérins guidés peuvent être ronds ou compacts et sont couramment utilisés dans les opérations de prise et de dépose et dans la manutention de matériaux.

2. Type de cylindre pneumatique

Il existe plusieurs types de vérins pneumatiques, chacun ayant ses propres avantages et inconvénients. Les trois types les plus courants sont les vérins à simple effet, les vérins à double effet et les vérins sans tige.

• Les vérins à simple effet utilisent l'air comprimé pour étendre ou rétracter la tige du piston et un ressort ou une autre force externe pour ramener la tige du piston à sa position initiale.
• Les vérins à double effet utilisent l'air comprimé pour étendre et rétracter la tige du piston.

Lisez notre article sur les vérins pneumatiques à simple effet et à double effet pour plus d'informations sur les caractéristiques de chaque type.

3. Force et taille de l'alésage

Un vérin pneumatique doit produire une force suffisante pour déplacer la charge. Utilisez la formule F = m × a pour calculer la force nécessaire pour déplacer un objet de masse "m" avec une accélération "a". Il est essentiel d'effectuer ce calcul pour les courses d'entrée et de sortie et de choisir un vérin pneumatique dont la force nominale est légèrement supérieure à la force calculée.

Le choix de la taille de l'alésage est essentiel pour que le vérin puisse fournir une force suffisante pour l'application. Le choix d'un vérin surdimensionné peut entraîner une augmentation des coûts en raison de sa taille plus importante, tandis qu'un vérin sous-dimensionné peut le rendre incapable de déplacer la charge prévue. Une règle générale consiste à choisir un diamètre d'alésage de 1,5 à 2 fois le diamètre de la charge à déplacer. Lisez notre article sur le calculateur de force des vérins pneumatiques pour plus d'informations sur les calculs de force dans les vérins pneumatiques à simple effet et à double effet.

4. Longueur de la course

La longueur de la course est la distance linéaire parcourue par le piston lorsqu'il est actionné par de l'air comprimé. Pour soulever une charge d'un mètre de haut, la longueur de course du vérin doit être d'au moins un mètre afin qu'il puisse déplacer la charge du point de départ jusqu'à l'extrémité. Il est essentiel d'estimer correctement la longueur de la course, car le cylindre peut devenir coûteux à mesure que la longueur de la course augmente. Un vérin dont la course est trop courte ne pourra pas déplacer la charge dans la position voulue. D'autre part, une course trop longue peut dépasser la position cible, et une charge lourde placée à l'extrémité d'un piston complètement sorti peut provoquer une contrainte et une flexion du piston.

5. Amortissement

L'amortissement ralentit le mouvement du cylindre en fin de course pour éviter tout dommage. Il existe différents types d'amortisseurs, tels que les amortisseurs de chocs, les amortisseurs mécaniques et les amortisseurs de réglage, entre autres.

• Amortisseurs : Les amortisseurs sont des dispositifs externes qui absorbent l'énergie cinétique et réduisent les forces d'impact. Ils conviennent aux applications soumises à des charges lourdes et à des forces d'impact élevées, mais nécessitent un espace et des dispositions de montage supplémentaires.
• Amortissement mécanique : L'amortissement mécanique est un élastomère intégré dans le cylindre qui fournit un amortissement constant. Il s'agit d'une option simple et fiable qui convient aux applications avec des forces d'impact modérées et un espace limité.
• Coussin réglable : L'amortissement réglable permet un contrôle précis des forces de décélération et d'impact. Il offre personnalisation et flexibilité, mais peut être plus complexe que les amortisseurs mécaniques ou les absorbeurs de chocs.

Lisez notre article sur le calage des vérins pneumatiques pour une analyse plus approfondie de chaque type de calage.

6. Options de montage

Le type de montage du vérin pneumatique dépend des exigences spécifiques de l'application, telles que l'espace disponible et la direction de la charge. Les vérins pneumatiques peuvent être montés de différentes manières, telles que la chape, le tourillon, la bride et le pied.

• Montures à chape : Un support à chape se fixe à la chape du vérin (un support en forme de U à l'extrémité du vérin) sur la machine ou le système. Les montages à chape conviennent aux applications où la charge est en tension ou en compression et où le vérin doit se déplacer en ligne droite.
• Supports à tourillon : Les montages à tourillon utilisent un support à tourillon pour fixer le vérin à la machine ou au système. Les montages à tourillon conviennent aux applications où la charge est décentrée, ou lorsque le vérin doit pivoter.
• Montages à bride : Les montages à bride utilisent un support à bride pour fixer le vérin à la machine ou au système. Les montages à bride sont couramment utilisés dans les applications où le vérin doit être fixé.
• Fixation au pied : Un support de pied se fixe à la base du cylindre à l'aide de boulons ou de vis et fixe le cylindre sur une surface plane de la machine ou du système. Les supports à pattes sont généralement utilisés lorsque la charge est verticale et que le vérin doit être placé sans mouvement latéral.

7. Vitesse

La vitesse d'un vérin pneumatique correspond à la longueur de sa course divisée par le temps nécessaire pour déplacer la charge jusqu'à la position finale. Tenez compte des exigences de l'application lors du choix de la vitesse ; par exemple, une vitesse plus lente pour les tâches d'assemblage et une vitesse plus élevée pour les processus d'emballage. La vitesse du vérin pneumatique peut être contrôlée en ajustant la pression d'alimentation en air, en installant un régulateur de débit et en utilisant des commandes électroniques ou un régulateur de pression. Lisez notre article sur le temps de réponse et la vitesse des vér ins pneumatiques pour plus de détails sur la vitesse des vérins pneumatiques et les différents facteurs qui les contrôlent.

Exemple

Considérons une application dans laquelle un cylindre pneumatique est utilisé pour soulever une charge pesant 1000 kg et devant être soulevée à une hauteur de 2 mètres en 2 secondes. Le cylindre sera monté verticalement et la charge sera fixée à la tige du piston. Le cylindre fonctionne à l'aide d'air comprimé à une pression de 7 bars.

Choix d'un vérin pneumatique adapté

1. Type de cylindre et norme ISO : Un vérin à simple effet convient à cette application car il ne doit s'étendre que dans une seule direction pour soulever la charge. Un cylindre à double effet peut également être utilisé, mais il serait plus complexe et plus coûteux. Pour assurer la compatibilité et l'interchangeabilité, il est recommandé de choisir un cylindre conforme aux normes ISO 6431 ou ISO 15552.
2. Longueur de la course : La longueur de course requise correspond à la distance à laquelle la charge doit être soulevée, soit 2 mètres.
3. Force

Force = ma

L'accélération est la dérivée de la vitesse à pleine course (v/t) ou ((L/t)/t).

a = 0,5 ^m/s2

Force = 1000 ✕ 0,5 = 500 N

Le vérin doit pouvoir produire un minimum de 500 N pour déplacer la charge.

4. Options de montage : Comme le vérin sera monté verticalement, une option de montage appropriée serait une chape ou un tourillon.
5. Amortissement : Choisissez n'importe quel coussin amortisseur, car l'application implique une charge importante et un mouvement relativement rapide.
6. Vitesse

Vitesse = Longueur de la course / Temps de levage = 2/2 =1 m/s.

Le vérin doit pouvoir soulever la charge à une vitesse minimale de 1 m/s.

Sur la base des calculs ci-dessus, un vérin pneumatique approprié pour cette application serait un vérin standard ISO 6431 ou ISO 15552 à simple effet avec une force nominale minimale de 500 N, une longueur de course minimale de 2 m et une vitesse nominale de 1 m/s. Le cylindre peut être monté à l'aide d'une chape ou d'un tourillon.

FAQ

Quels sont les facteurs à prendre en compte lors du choix d'un vérin pneumatique ?

Il faut tenir compte de l'alésage du vérin, de la longueur de course, de la pression de fonctionnement et du type de montage. En outre, le type d'application et les exigences en matière de charge doivent également être pris en considération.

Comment déterminer la taille de l'alésage d'un vérin pneumatique pour mon application ?

Le choix de l'alésage du vérin pneumatique se fait en fonction de la force requise pour déplacer la charge, de la pression d'air disponible et de la vitesse de fonctionnement requise.