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Comment amortir la charge sur un vérin pneumatique ?

Le but de l’amortissement, c’est d’absorber l’énergie cinétique générée lors du mouvement du piston, de sa tige et de la charge. Nous allons ici faire la différence entre quatre technologies pour amortir la charge sur un vérin pneumatique :

  • L’amortissement sur butée élastique,
  • L’amortissement pneumatique réglable,
  • L’amortisseur hydraulique externe,
  • L’amortissement avec un système électronique intelligent.
L’amortissement sur butée élastique

Pour ce type d’amortissement, 2 bagues de plastique servent de butée sur chacune des positions de fin de course. Les performances de ce type d’amortissement dépendent du matériau utilisé pour ces bagues. Il est impossible d’adapter les caractéristiques de l’amortissement en fonction de l’application. Selon le type ou le fabricant du vérin, ces bagues peuvent être fixées sur les culasses du vérin, ou alors sur les deux faces du piston en mouvement.

Comment amortir la charge sur un vérin pneumatique ?
Amortissement sur butée élastique

1 : Bagues d’amortissement élastique des deux côtés du piston

Ce type d’amortissement a l’avantage d’être compact et peu cher, car il nécessite que très peu de composants. En revanche, sa capacité à absorber de l’énergie est assez limitée. Cela peut générer des vibrations à la fin de chaque mouvement. On limite donc ce type d’amortissement à des vérins de petit diamètre et de faible course, et son principal rôle, c’est de limiter le bruit.

L’amortissement pneumatique réglable

Ce type d’amortissement utiliser une partie de l’écoulement de l’air qui sort du vérin pour créer un coussin d’air. Ce coussin d’air va lentement dissiper l’énergie cinétique au fur à mesure que le piston approche de sa position de fin de course. Il est possible de régler l’intensité de l’amortissement grâce à une vis qui limite plus ou moins l’écoulement de l’air emprisonné dans le coussin d’air.

Le principe de fonctionnement est le suivant : Lorsque le piston avance vers sa position de fin de course, l’air a deux possibilités pour sortir du vérin. La sortie principale, avec une section importante, et le circuit d’amortissement qui passe par la vis de réglage. Lors de cette phase l’air s’échappe rapidement, l’amortissement n’est pas actif, le vérin évolue à vitesse normale.

A l’avant du piston, sur la tige du vérin, on trouve une douille en plastique qui entre la première dans le joint d’amortissement, ce qui vient obstruer la sortie d’air principale. L’air n’a plus d’autre choix pour sortir que de passer par le circuit d’amortissement. Cette réduction de la vitesse d’écoulement génère un coussin d’air devant le piston qui va absorber l’énergie cinétique du mouvement.

Comment amortir la charge sur un vérin pneumatique ?
Amortissement pneumatique réglable
  1. circuit d’amortissement
  2. Vis de réglage de l’amortissement
  3. Orifice de raccordement du vérin
  4. Joint d’amortissement

La vis permet d’ajuster le volume d’air qui passe par le circuit d’amortissement, et donc l’intensité de l’amortissement.

L’amortissement pneumatique auto-ajusté.

Il s’agit d’un amortissement uniquement proposé par Festo sur ses vérins. Il est basé sur l’amortissement pneumatique réglable. Le principe est similaire, avec les modifications suivantes.

Il n’y a plus de vis de réglage ni de circuit d’amortissement. Et sur la douille en plastique, on trouve des rainures. Du coup, lorsque le piston approche de la culasse, la douille entre dans le joint d’amortissement. Mais les rainures creusées dans la douille laissent passer un petit flux d’air, ce qui ralentit le vérin sans le stopper. La forme de ces rainures dans la douille permet de ralentir progressivement le piston jusqu’à son arrêt en fin de course.

Rainures sur la douille d’amortissement

Le principal avantage de ce type d’amortissement, c’est qu’il permet d’amortir la charge sur un vérin pneumatique avec des vitesses ou des charges variables. L’amortissement sera toujours optimal, sans avoir besoin de le régler.

L’amortisseur hydraulique externe

Il s’agit d’un organe extérieur au vérin pneumatique. Un piston vient compresser un volume d’huile. Ce qui amorti la charge appliquée à ce piston.

Comment amortir la charge sur un vérin pneumatique ?
Vérin sans tige avec ses 2 amortisseurs hydrauliques (source festo.fr)

Il existe deux types d’amortisseurs hydrauliques : les réglables et les auto-ajustés. Sur les amortisseurs réglables, c’est l’utilisateurs qui choisit la dureté de l’amortisseur. Il est possible d’absorber l’énergie progressivement sur toute la course de l’amortisseur, ou alors le vérin peut aller à sa vitesse maximale le plus longtemps possible avant de s’arrêter de façon brutale sur une distance très courte.

Plus on absorbe d’énergie moins l’impact sera violent, et les vibrations en seront limitées.

Pour dimensionner le bon amortisseur, il est nécessaire de connaitre la masse en mouvement ainsi que la vitesse lors de l’impact pour calculer l’énergie cinétique à absorber.

L’amortissement avec un système électronique intelligent

Ce système électronique est un des derniers développements dans le monde de l’amortissement de fin de course. Ce type d’amortissement est un concept propre à Festo, une technologie appelée Soft Stop.

Pour cette technologie, le vérin est équipé d’un capteur capable de détecter la position du vérin sur toute la course. Le signal est utilisé en boucle fermée avec une vanne proportionnelle qui va réguler le débit à l’admission et à l’échappement dans le vérin pendant toute sa course.

Cette technologie va permettre d’ajuster la vitesse en fonction de sa position. Il est possible d’aller à la vitesse maximale le plus longtemps possible tout en assurant un amortissement efficace en fin de course.

Système complet pour l’amortissement électronique intelligent
  1. Vérin pneumatique sans tige
  2. Capteur linéaire de position
  3. Distributeur proportionnel
  4. Boitier électronique de commande

Ce système, adapté à des courses longues, permet d’atteindre des cadences élevées, tout en limitant les vibrations en fin de course. Autre avantage, grâce à l’utilisation d’un capteur sur toute la course, cette technologie permet par ailleurs de réaliser des arrêts sur deux positions intermédiaires en plus des deux postions de fin de course.

 

Nous venons de voir ici toutes les technologies pour amortir une charge sur un vérin pneumatique, de la technologie la plus simple à la plus performante. Mais aussi de la moins chère à la plus onéreuse ! Ce qu’on observe généralement, c’est que l’amortissement pneumatique répond déjà à de nombreuses applications courantes. Les solutions d’amortissement hydraulique ou électronique conviennent à des applications à haute cadence, comme par exemple les systèmes pick’n’place.

 

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