Cylindres de serrage - Comment ils fonctionnent

Les cylindres de serrage sont utilisés pour maintenir ou serrer une pièce soit directement par un élément de serrage actionné pneumatiquement, soit par des mécanismes cinématiques. Lorsqu'il est inactif, l'élément de serrage se déplace hors de la zone de travail. Les cylindres pneumatiques de serrage peuvent atteindre des forces de maintien très élevées avec une consommation d'énergie minimale grâce à leur conception cinématique. Ces cylindres reproduisent l'action de préhension effectuée par les humains et ne sont généralement pas utilisés seuls ; ils sont combinés avec divers types d'équipements ou de mécanismes. Ils peuvent être montés sur des rails coulissants pneumatiques, des bras robotiques et d'autres mécanismes de mouvement pour déplacer des objets d'un endroit à un autre.

Quand choisir différents cylindres de serrage

Les cylindres de serrage Festo sont classés en trois types : modules de serrage, pinces linéaires/pivotantes et cylindres à charnière. Voici un bref aperçu de chaque type :

• Modules de serrage : Idéaux pour les espaces restreints et les environnements difficiles, adaptés aux tâches de serrage plates et linéaires avec des forces modérées. Ils sont utilisés dans la fabrication électronique, l'assemblage automobile et les machines d'emballage.
• Pinces linéaires/pivotantes : Adaptées pour un serrage polyvalent avec des mouvements linéaires et pivotants, adaptées aux applications de soudage et aux espaces compacts. Elles sont utilisées dans l'usinage des métaux, la menuiserie et la fabrication de PCB.
• Cylindres à charnière : Conçus pour des forces de serrage élevées et des processus de soudage, en particulier dans les applications automobiles et industrielles. Ils sont utilisés dans la fabrication automobile, l'assemblage de machines lourdes et les stations de soudage industrielles.

Comment fonctionnent les cylindres de serrage pneumatiques

Les principales parties d'un cylindre de serrage sont :

1. Corps du cylindre : Le boîtier principal qui contient tous les composants internes. Le boîtier est généralement fabriqué à partir de matériaux comme l'aluminium ou l'acier pour la durabilité.
2. Piston et tige de piston/Membrane : Le piston se déplace à l'intérieur du corps du cylindre, entraîné par de l'air comprimé. La tige du piston s'étend hors du cylindre pour appliquer la force de serrage à la pièce. Dans certains modèles, une membrane remplace le piston. Lorsque la pression d'air est appliquée, la membrane se dilate, exerçant une force sur la zone de serrage.
3. Ports d'entrée/sortie d'air : Les ports d'entrée et de sortie permettent à l'air comprimé d'entrer et de sortir du cylindre, contrôlant le mouvement du piston ou de la membrane.
4. Joints et roulements : Assurent une opération étanche et réduisent la friction entre les pièces mobiles, améliorant l'efficacité et la durée de vie du cylindre.

Processus de fonctionnement

1. Alimentation en air : L'air comprimé entre dans le cylindre par le port d'entrée.
2. Mouvement du piston : Pour les cylindres traditionnels, l'air comprimé pousse le piston, provoquant l'extension de la tige du piston et l'application de la force de serrage. Dans les modules de serrage à membrane, la pression de l'air fait que la membrane se dilate, exerçant une force sur la zone de serrage.
3. Action de serrage : La tige du piston ou la membrane applique une force à la pièce, la maintenant fermement en place. La force de serrage peut varier en fonction du type de cylindre et de la pression de fonctionnement.
4. Libération : Lorsque la pression d'air est relâchée ou redirigée vers le côté opposé du piston, la tige du piston se rétracte ou la membrane revient à sa position d'origine, libérant la force de serrage.

Modules de serrage Festo

Figure 2 : Cylindres de serrage à membrane rectangulaire (gauche) et ronde (droite) de Festo

Les modules de serrage sont des actionneurs à membrane extrêmement plats avec des courses courtes, adaptés à une large gamme de tâches de serrage. Leur conception plate permet de les utiliser dans des espaces restreints où d'autres cylindres de serrage ne pourraient pas s'adapter. Ils peuvent atteindre des forces de serrage allant jusqu'à 1640 N. Disponibles en versions rondes et allongées, ils peuvent gérer à la fois des tâches de serrage plates et linéaires. La conception hermétiquement scellée les rend idéaux pour les environnements difficiles et poussiéreux. Le module de serrage EV est un cylindre court sans tige avec une membrane. Il est à simple effet, possède une fonction de réinitialisation et est hermétiquement scellé.

Caractéristiques du module de serrage EV de Festo

Ces modules sont à simple effet. La pression de l'air est appliquée à une membrane à l'intérieur du module, qui exerce ensuite une force sur la zone de serrage. Les modules de serrage EV sont disponibles en deux versions principales : rectangulaire et ronde. Chaque version est disponible en plusieurs tailles et longueurs de course, répondant à différents besoins d'application.

• Modules rectangulaires : Les modules rectangulaires sont idéaux pour les applications lourdes et à haute force avec des besoins de montage polyvalents et des contraintes d'espace.
• Modules ronds : Les modules ronds sont adaptés aux applications nécessitant une symétrie de rotation, une facilité d'intégration et un poids plus léger.

Tableau 1 : Caractéristiques des modules de serrage rectangulaires et ronds

Caractéristique	Modules de serrage rectangulaires	Modules de serrage ronds
Tailles disponibles	10x30 mm, 15x40 mm, 15x63 mm, 20x75 mm, 20x120 mm, 20x180 mm	Ø12 mm, Ø16 mm, Ø20 mm, Ø25 mm, Ø32 mm, Ø40 mm, Ø50 mm, Ø63 mm
Longueurs de course	3 mm, 4 mm, 5 mm	3 mm, 4 mm, 5 mm
Connexion pneumatique	M3, M5	M3
Pression de fonctionnement	2 à 6 bar	6 bar
Plage de température ambiante	-20 à +40 °C	-10 à +40 °C
Plage de force de serrage	95 N à 1690 N (à 6 bar)	55 N à 1660 N (à 6 bar)
Plage de poids du produit	20 g à 270 g	11 g à 100 g
Accessoires	Montage au pied (HBEV), Plaque de pression	Plaque de pression
Flexibilité d'application	Convient aux applications lourdes et aux espaces restreints	Idéal pour les applications nécessitant une symétrie de rotation

Remarque : Le module n'a pas de détection de position intégrée ni d'amortissement. De plus, la conception à simple effet peut ne pas être optimale pour les cycles de serrage et de desserrage à très haute vitesse.

Pinces linéaires/pivotantes Festo

Les pinces linéaires/pivotantes (Figure 1) combinent des mouvements linéaires et pivotants, permettant d'insérer et de retirer des outils au-delà de la plage de serrage. Cela signifie que la pince peut se déplacer directement vers la pièce pour la sécuriser, puis pivoter hors du chemin lorsque l'action de serrage n'est pas nécessaire. Ces pinces sont polyvalentes et peuvent serrer de manière fiable diverses pièces, y compris le bois, la tôle et les circuits imprimés. Elles génèrent des forces de serrage allant jusqu'à 1600 N et des courses de serrage allant jusqu'à 50 mm, ce qui les rend adaptées aux applications de soudage.

La pince linéaire/pivotante CLR combine pivotement et serrage en une seule étape. La direction de pivotement est réglable, permettant une adaptation à des conditions spécifiques. Le CLR est disponible avec un accessoire de doigt de serrage et une protection contre la poussière et les éclaboussures de soudure.

Pince linéaire/pivotante CLR

Caractéristiques principales

• Mouvement double : Combine mouvement linéaire et pivotant de la tige du piston, permettant d'insérer et de retirer des pièces au-delà de la plage de serrage.
• Options de pivotement : Disponible en directions de pivotement droite, gauche ou droite. La direction de pivotement peut être ajustée même après l'installation.
• Protection : De nouvelles variantes incluent une protection contre la poussière et les éclaboussures de soudure.
• Conception compacte : Convient aux espaces d'installation restreints.
• Compatibilité ISO : Le motif de trous correspond à ISO 21287, permettant l'utilisation d'accessoires standard.
• Assemblage facile : Les filetages femelles dans le roulement et les capuchons d'extrémité facilitent l'assemblage.
• Doigt de serrage : Disponible en tant qu'accessoire, peut être ajusté librement sur 360° et comprend un capuchon en caoutchouc pour protéger les surfaces sensibles.
• Réparable : Peut être réparé en utilisant un ensemble de pièces d'usure.
• Accessoires : Compatible avec divers accessoires tels que des tubes, des vannes de contrôle de débit et des raccords à emboîtement.

Spécifications techniques

• Course linéaire : Disponible pour des diamètres de 40 mm et plus.
• Diamètres du piston : Plage de 12 mm à 63 mm.
• Course de serrage : Disponible en 10 mm, 20 mm et 50 mm.
• Pression de fonctionnement : 2 à 10 bar.
• Température ambiante : -10°C à +80°C.
• Résistance à la corrosion : Classe 2 selon la norme Festo 940070.
• Matériaux : Acier inoxydable de haute qualité pour la tige du piston, alliage d'aluminium forgé revêtu pour le roulement et les capuchons d'extrémité, et caoutchouc nitrile/polyuréthane pour les joints.

Cylindres à charnière Festo

Les cylindres à charnière disposent d'une chape de tige à l'extrémité de la tige du piston et d'une fourche articulée sur le capuchon de roulement, simplifiant le montage dans les dispositifs de serrage. Une unité de serrage optionnelle peut empêcher la tige du piston de glisser lorsqu'elle n'est pas sous pression. Ces cylindres génèrent des forces de serrage allant jusqu'à 3016 N et sont particulièrement adaptés pour serrer des composants pendant les processus de soudage, assurant un serrage sûr et fiable.

Le cylindre à charnière DW de Festo comprend des limiteurs intégrés et un amortissement de position finale, le rendant idéal pour serrer des composants dans les processus de soudage. La fourche articulée sur le capuchon de roulement facilite le montage. Sur le marché asiatique, le DW est la norme automobile pour la production de carrosseries.

Cylindre à charnière DW

Caractéristiques principales

• Serrage pour soudage : Conçu pour serrer des composants pendant le soudage, idéal pour les applications automobiles et industrielles.
• Montage facile : Le roulement pivotant sur le capuchon de roulement facilite l'installation.
• Contrôle de débit intégré : Le contrôle de débit intégré assure une régulation précise de la vitesse.
• Amortissement de position finale : Amortissement pneumatique intégré aux deux extrémités pour un fonctionnement en douceur et une réduction de l'impact.
• Joint racleur de tige : Protège contre les éclaboussures de soudure, améliorant la durabilité.
• Options de détection de position : Plusieurs options, y compris des rails de capteurs et des interrupteurs de proximité (SMT-8M ou SDBT-BSW).
• Connexion pneumatique flexible : Connexions filetées Rc ou G disponibles sur trois côtés.
• Conformité aux normes : Conforme aux normes automobiles asiatiques pour la production de carrosseries.
• Chapes de tige personnalisables : Différentes tailles de chapes disponibles pour s'adapter à des applications spécifiques.
• Construction robuste : Fabriqué à partir de matériaux de haute qualité tels que l'acier coulé et l'aluminium anodisé.

Données techniques

• Diamètres du piston : 50 mm, 63 mm, 80 mm
• Longueur de course :
• Standard : 50, 75