Vérin sans tige | Fonctionnement | Charges et moments

Vérins sans tige

Figure 1 : Vérins sans tige

Cylindre sans tige

Un vérin sans tige est un composant pneumatique capable de déplacer une charge sur une trajectoire linéaire avec de l'air comprimé. Alors qu'un vérin pneumatique traditionnel utilise une tige pour pousser ou tirer la charge du piston, un vérin sans tige déplace la charge le long du piston. Les principaux avantages sont les suivants : même longueur de course dans un espace réduit, pas de flambage de la tige à craindre en cas de charges élevées ou de courses longues, 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 découpe de bandes, etc. La figure 1 montre un exemple de cylindre sans tige.

Commandez ici votre cylindre sans tige personnalisé !

Table des matières

Types de vérins sans tige

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

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

Figure 2 : Un cylindre sans tige avec un design fendu et des bandes rouges

Comment fonctionne un vérin pneumatique sans tige ?

Les principaux composants d'un cylindre sans tige sont illustrés 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 un sens ou dans l'autre 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 bouger d'avant en arrière tout en créant une étanchéité fiable de la fente du cylindre. Sous le porteur, les bandes sont pliées en dehors de la fente pour permettre une connexion entre le piston et le porteur. Des amortisseurs d'extrémité réglables sont prévus aux deux extrémités (B) pour éviter tout arrêt brutal après une longueur de course complète au niveau des embouts (C). La figure 4 montre la conception d'un cylindre sans tige fendu et la manière dont la connexion mécanique est réalisée par les bandes.

Composants d'un cylindre sans tige

Figure 3 : Composants d'un vérin sans tige : piston en aluminium avec aimants intégrés (A), amortisseur d'extrémité réglable aux deux extrémités (B), bouchons d'extrémité (C), bandes extérieure et intérieure en acier résistant à la corrosion (D), et le corps du vérin (E)

Un vérin sans tige fendu piston à support (rouge) connexion mécanique avec des bandes (gris)

Figure 4 : Un piston de cylindre sans tige fendu

Prise en compte de la charge

Une bonne compréhension de la façon dont les charges affectent un vérin sans tige garantit un bon fonctionnement. Avec des poids, des emplacements de poids et des vitesses différents, 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 par le cylindre sans tige (généralement, ils indiquent le maximum) pour nous assurer que nos forces sont inférieures à cette limite.

  • Pitch (Ma) : Peut bien gérer ces moments, et d'autant mieux que le transporteur est long. La force d'accélération et de décélération affecte ce moment.
  • Roulements (M.) : Très sensible à ces moments. Une charge décentrée peut provoquer ces moments.
  • Lacet (Mv) : Un peu sensibles à ces moments, mais ils sont moins fréquents.

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

  • Moment : Force x distance
  • Force : Généralement juste le poids de la charge
  • Distance : Distance entre le centre de masse de la charge et le centre de masse du porteur.
Un exemple de la façon dont un moment est créé et calculé

Figure 5 : Un exemple de la façon dont un moment est créé et calculé

Prise en compte de la charge
Prise en compte de la charge
Prise en compte de la charge

Accélération et décélération

Contrairement à un vérin pneumatique normal avec une tige, un vérin sans tige doit supporter les moments résultants de l'accélération et de la décélération. Imaginez cela comme une "secousse", qui est la même force que celle que vous ressentez lorsque vous accélérez/ralentissez en voiture ; vous donnez un coup en arrière/en 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 tenir compte de l'amortissement réglable en fin de course. Des forces supplémentaires peuvent également affecter la force totale dans l'une ou l'autre direction, comme les forces de friction et de rupture.

Montage vertical

Les applications verticales comportent deux autres considérations importantes concernant 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 vérin pneumatique ne présente pas de fuite d'air et que l'alimentation en air est constante afin d'éviter tout mouvement une fois en position en raison de la gravité.

Composants supplémentaires

Un vérin sans tige nécessite les systèmes/composants pneumatiques suivants pour un fonctionnement efficace :

  • Alimentation en air pneumatique : Pour fournir de l'air propre et comprimé qui entraîne le cylindre sans tige.
  • Electrovanne pneumatique : Pour contrôler le débit d'air comprimé.
  • Tuyau pneumatique : Pour fournir de l'air comprimé aux orifices, aux vannes et 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 les rend idéales 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 environnementaux.
  2. Le mouvement de la charge est fixé à la longueur du cylindre.
  3. Les bandes intérieures et extérieures peuvent s'user au fil du temps en s'étirant.
  4. Les fuites d'air dues à l'usure des bandes peuvent entraîner une perte de pression d'air.

Accessoires

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

  • Fixation du pied : Fournit un support au cylindre et l'empêche de pivoter d'avant en arrière.
  • Montage au centre : Fournit un support pour les cylindres à longue course en absorbant la force le long de l'axe central et en la distribuant uniformément dans le cylindre.
  • Interrupteur de fin de course : Détecte la proximité du transporteur/de la charge ou des positions finales, empêchant ainsi tout mouvement supplémentaire.
  • Transporteur : Fournit un support en soutenant et en déplaçant la charge le long de la longueur du cylindre.

Applications

Les vérins sans tige, en raison de leurs nombreux avantages, sont utilisés dans diverses industries. Parmi les applications courantes, citons :

  1. Automobile
  2. Fabrication
  3. Robotics
  4. Alimentation et boissons
  5. Emballage
  6. Couture commerciale
  7. Levage d'entrepôts
  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 du choix d'un vérin 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 port et de la charge.
  • Charge du porteur : Le porteur doit être capable de supporter et de déplacer la charge montée de manière sûre et efficace.
  • Longueur morte : C'est la longueur du cylindre qui ne peut être utilisée en raison des composants internes et de l'espace nécessaire 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 que la charge va parcourir.
  • Pression d'air : Comme le piston est entraîné par 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 vérin fonctionne au maximum de ses capacités, il faut envisager un alésage plus grand.

FAQ

Comment fonctionne un cylindre sans tige ?

Un cylindre 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 soutient 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 utile du piston.

force

Où, F est la force du vérin à air (lbs) ; P est la pression de l'air (psi) ; A est la surface de l'alésage du vérin (in²).

Commandez ici votre cylindre sans tige personnalisé !