Cylindre sans tige

Un vérin sans tige est un composant pneumatique capable de déplacer une charge sur une trajectoire linéaire à l'aide d'air comprimé. Un vérin pneumatique traditionnel utilise une tige pour pousser ou tirer la charge du piston, alors qu'un vérin sans tige déplace la charge le long du piston. Les principaux avantages sont les suivants : la même longueur de course dans un espace réduit, l'absence de flambage de la tige en cas de charges élevées ou de longues courses, et la même force dans les deux sens. Le vérin sans tige est le plus souvent utilisé pour des applications telles que la manutention, le chargement, le levage, la coupe de bande, etc. La figure 1 montre un exemple de cylindre sans tige.

 

 

Table des matières

• Types de vérins sans tige
• Comment fonctionne un vérin pneumatique sans tige ?
• Prise en compte de la charge
  • Accélération et décélération
  • Montage vertical
  • Composants supplémentaires
• Avantages / inconvénients d'un cylindre sans tige
• Accessoires
• Applications
• Critères de sélection
• FAQ

Types de vérins sans tige

Il existe trois principaux types de vérins sans tige, qui se réfèrent tous à la manière dont le piston est relié au support pour permettre le mouvement de la charge.

• Magnétique : Il existe une connexion magnétique entre le piston et le support. Cela permet d'obtenir un cylindre sans fuite. Cependant, il faut se préoccuper du découplage et de la rotation de la porteuse.
• Câble : Un câble est relié au piston et, par l'intermédiaire d'une poulie à chaque extrémité, au support. Il s'agit d'une conception très simple, mais l'usure des câbles entraîne un positionnement incohérent et des fuites peuvent se produire en raison de l'étirement des câbles.
• Fente : La longueur du cylindre est percée d'une fente avec une bande métallique intérieure et extérieure (figure 2, partie rouge) pour éviter toute fuite. Cela permet au support d'avoir une liaison mécanique directe avec le piston. Cela leur permet d'être les plus polyvalents et les plus largement utilisés, c'est donc ce modèle que nous aborderons dans cet article et que l'on peut voir sur la figure 2.

Comment fonctionne un vérin pneumatique sans tige ?

Les principaux composants d'un cylindre sans tige sont présentés à la figure 3. Un piston interne (A) se déplace à l'intérieur du cylindre (E) et est entraîné par l'air comprimé. En fonction de la pression de l'air sur chaque orifice, le piston se déplace dans l'une ou l'autre direction sur la longueur du cylindre. Le piston est fixé à un support. Ce support supporte la charge montée et se déplace avec le piston. Les bandes métalliques (D) permettent au support de se déplacer d'avant en arrière tout en assurant une étanchéité fiable de la fente du cylindre. Sous le support, les bandes sont pliées à l'écart de la fente pour permettre une connexion entre le piston et le support. Les deux extrémités (B) sont équipées d'amortisseurs réglables afin d'éviter tout arrêt brutal après une course complète au niveau des capuchons d'extrémité (C). La figure 4 illustre la conception d'un cylindre sans tige à fente et la manière dont la connexion mécanique est réalisée à travers les bandes.

Prise en compte de la charge

Une bonne compréhension de la façon dont les charges affectent un vérin sans tige garantit un fonctionnement correct. En fonction du poids, de l'emplacement du poids et de la vitesse, il peut se former un moment dont il faut tenir compte. Un moment est une force qui fait tourner un corps autour d'un point ou d'un axe spécifique. La figure 5 montre les trois moments à prendre en compte (discutés ci-dessous) ainsi que les formules permettant de les calculer. Nous pouvons ensuite utiliser ce moment de force calculé pour les moments de flexion publiés du cylindre sans tige (en général, ils indiquent le maximum) afin de nous assurer que nos forces sont inférieures à cette limite.

• Lancer (Ma) : Il peut bien gérer ces moments, et d'autant mieux que la durée du portage est longue. La force d'accélération et de décélération affecte ce moment.
• Rouleau (M.) : Très sensible à ces moments. Une charge décentrée peut être à l'origine de ces moments.
• Lacet (Mv) : Ils sont un peu sensibles à ces moments, mais sont moins fréquents.

Le moment peut être calculé comme indiqué ci-dessous. Comparez les valeurs calculées avec les valeurs maximales de la fiche technique des cylindres.

• Moment : Force x Distance
• La force : Généralement, le poids de la charge suffit
• Distance : Distance entre le centre de masse de la charge et le centre de masse du porteur.

Accélération et décélération

Contrairement à un vérin pneumatique normal doté d'une tige, un vérin sans tige doit supporter les moments d'accélération et de décélération qui en résultent. Il s'agit de la même force que celle que vous ressentez lorsque vous accélérez ou ralentissez en voiture - vous avez un mouvement de recul ou d'avant dans la voiture en raison du moment de force. La force dans ces équations est égale à la masse multipliée par l'accélération (ou la décélération). S'il s'agit d'une force de décélération, vous devez prendre en compte l'amortissement réglable en fin de course. D'autres forces peuvent également affecter la force totale dans l'une ou l'autre direction, comme les forces de frottement et de rupture.

Montage vertical

Les applications verticales ont deux autres considérations importantes à prendre en compte en ce qui concerne la charge. Tout d'abord, vous devez lutter contre la gravité (ou avec la gravité) lorsque vous déplacez la charge et que vous la maintenez. En outre, si vous maintenez la charge, vous devez vous assurer que le cylindre pneumatique ne présente pas de fuite d'air et que l'alimentation en air est constante afin d'éviter tout mouvement dû à la gravité une fois la charge en place.

Composants supplémentaires

Un vérin sans tige nécessite les systèmes/composants pneumatiques suivants pour fonctionner efficacement :

• Alimentation en air pneumatique : Fournir de l'air propre et comprimé qui entraîne le cylindre sans tige.
• Électrovanne pneumatique : Pour contrôler le débit d'air comprimé.
• Tuyau pneumatique : Fournir de l'air comprimé aux orifices, aux vannes et à d'autres dispositifs.

Avantages / inconvénients d'un cylindre sans tige

Les vérins sans tige diffèrent des vérins conventionnels et offrent de nombreux avantages en comparaison.

1. Un encombrement réduit pour une longueur de course similaire, ce qui en fait la solution idéale pour les applications où l'espace est limité.
2. Capacité à mieux supporter les charges élevées et les forces de moment.
3. Sans tige, ils éliminent le risque de flexion et de flambage de la tige.
4. Même force dans les deux sens.

Les vérins sans tige présentent également peu d'inconvénients :

1. Vulnérable à la poussière et aux débris de l'environnement.
2. Le mouvement de la charge est fixé à la longueur du cylindre.
3. Les bandes intérieures et extérieures peuvent s'user en s'étirant.
4. Les fuites d'air dues à l'usure de la bande peuvent entraîner une perte de pression d'air.

Accessoires

Voici les accessoires les plus couramment utilisés avec les vérins sans tige :

• Fixation du pied : Il soutient le cylindre et l'empêche de pivoter d'avant en arrière.
• Montage au centre : Permet de soutenir les vérins à longue course en absorbant la force le long de l'axe central et en la répartissant uniformément dans le vérin.
• Interrupteur de fin de course : Détecte la proximité du support/de la charge ou des positions finales, empêchant ainsi tout mouvement ultérieur.
• Transporteur: Fournit un support en soutenant et en déplaçant la charge sur la longueur du cylindre.

Applications

Les vérins sans tige, en raison de leurs nombreux avantages, sont utilisés dans diverses industries. Parmi les applications les plus courantes, on peut citer

1. Automobile
2. Fabrication
3. Robotique
4. Alimentation et boissons
5. emballage
6. Couture commerciale
7. Levage en entrepôt
8. Impression
9. Peinture au pistolet
10. Fabrication de pneus
11. Tri optique

Critères de sélection

Les critères suivants doivent être pris en compte lors de la sélection d'un cylindre sans tige :

• Vitesse de la course : C'est la vitesse à laquelle le piston se déplace dans le cylindre. Cela dépend de la pression d'air fournie à chaque orifice et de la charge.
• Charge du porteur : Le transporteur doit être capable de supporter et de déplacer la charge montée de manière sûre et efficace.
• Longueur morte : Il s'agit de la longueur du cylindre qui ne peut être utilisée en raison des composants internes et de l'espace requis pour la fin de course. Ceci est nécessaire pour déterminer la longueur du cylindre de travail requise pour l'application.
• Longueur du cylindre : Il s'agit de la distance réelle de la course de travail, c'est-à-dire la distance parcourue par la charge.
• Pression d'air : Le piston étant entraîné par de l'air comprimé, la pression de l'air doit être constante tout au long de l'application.
• Taille de l'alésage : La taille de l'alésage peut être choisie en fonction de la plage de capacité requise pour l'application. Pour qu'un cylindre fonctionne au maximum de ses capacités, il faut envisager un alésage plus important.

FAQ

Comment fonctionne un cylindre sans tige ?

Un vérin sans tige est constitué d'un piston interne qui se déplace à l'intérieur du cylindre sous l'effet de l'air comprimé. Le piston est fixé à un support qui supporte la charge et la déplace dans une direction linéaire avec le piston.

Comment calculer la force du vérin pneumatique ?

La force exercée dans le cylindre est le produit de la pression d'air appliquée et de la surface utilisable du piston.