3 méthodes d'amortissement des verins pneumatiques

Pneumatique

Les vérins pneumatiques sont mis en mouvement par de l’air sous pression, ils accélèrent mais doivent à un moment donné être freinés et arrêtés. Selon l’application, divers types d’amortissement peuvent être appliqués : une méthode ou un élément absorbe l’énergie cinétique accumulée pour maîtriser le vérin et l’arrêter. Dans cette première partie d’une série d’articles sur les vérins pneumatiques, nous abordons les trois méthodes d’amortissement les plus utilisées et leurs caractéristiques. Quels sont les avantages, les restrictions et quand peut-on utiliser un amortissement de fin de course mécanique, pneumatique ou hydraulique?

Pourquoi un amortissement de fin de course?

La pression exercée sur les coûts et la demande croissante de produits poussent à augmenter les vitesses des processus de production automatisés. Cela raccourcit les temps de cycle des machines et donc le délai de mise en oeuvre, et génère plus de produits par unité de temps. Pour atteindre des vitesses supérieures, certains composants des installations de production doivent fonctionner à une cadence plus élevée. Dans le cas des vérins pneumatiques, cela génère de grandes quantités d’énergie qui sont libérées lorsque le vérin en mouvement doit être arrêté. Un amortissement de fin de course permet de réaliser un arrêt correct, sûr et contrôlé. L’énergie cinétique ou de mouvement est absorbée le plus efficacement possible pour limiter l’usure et les chocs au minimum.

Trois types d’amortissement de fin de course

L’amortissement de vérins pneumatiques spécifiques se fait principalement de trois manières.

  • Amortissement mécanique et élastique. Via ce principe, un matériau intégré se déforme élastiquement lorsque le vérin le percute à une vitesse spécifique. L’élasticité vient du fait que le matériau, après le retrait de la tige du vérin, reprend sa forme originale et est prêt pour le prochain impact.
  • Amortissement pneumatique et servo-pneumatique. Dans le cas d’un amortissement (servo)pneumatique, le vérin est freiné via l’absorption de l’énergie cinétique dans l’air déjà comprimé. Il peut s’agir d’une quantité d’air fixe mais aussi d’une contre-pression régulée qui dépend de la vitesse du vérin au moment de l’amortissement.
  • Amortissement hydraulique. Les vérins peuvent également êtrefreinés via l’absorption de l’énergie cinétique dans des liquides visqueux comme de l’huile.

Amortissement élastique

Dans les installations équipées de vérins pneumatiques, l’amortissement pneumatique et élastique est la forme d’amortissement la plus courante. Ceci est dû au bon rapport qualité-prix, d’une part, et à la quantité d’énergie pouvant être absorbée, d’autre part. L’amortissement hydraulique est plus fréquent lorsqu’il faut amortir des forces importantes, que l’on ne retrouve pas avec un vérin pneumatique.

Voici une description des principales caractéristiques, restrictions et possibilités d’application de chaque type d’amortissement.

Amortissement élastique (P)

L’amortissement élastique fait référence à l’élément élastique sur le piston ou dans la culasse arrière du vérin. Via cet élément,une petite quantité d’énergie cinétique peut être absorbée par déformation élastique, une compression en d’autres termes. Du fait de son caractère élastique, le matériau reprend ensuite sa forme originale.

La vitesse à laquelle l’élément est comprimé (impact = masse x vitesse) déterminele temps de sollicitation de l’élément. L’amortissement élastique convient aux applications à vitesses réduites. Cela implique une charge faible ou une longueur de course courte. La dureté et donc la compressibilité du matériau élastique diffère selon le type et la fabrication du vérin et détermine en grande partie le fonctionnement et la capacité d’absorption de l’énergie.

Amortissement pneumatique réglable des deux côtés (PPV)

Lors de forces dynamiques plus élevées, un amortissement supplémentaire s’avère utile pour prévenir toute surcharge du vérin pneumatique et du système. Avec l’amortissement réglable (reconnaissable à l’abréviation PPV), un volume d’airs pécifique est enfermé dans la chambre du vérin. Lors d’un ralentissement ou d’un arrêt, l’air est comprimé et l’effet de freinage a lieu.

La sortie d’air – et donc le degré d’amortissement – se règle manuellement à l’aide d’une vis de réglage. La sortie d’air utile dépend de la masse du vérin, de la vitesse à laquelle il se deplace au moment de l’amortissement, de l’accélération (ou de la décélération propre) : la vitesse à laquelle le vérin doit s’arrêter, la pression de service et la résistance dans le vérin. Réaliser unréglage correct exige un certain degré d’expérience. En cas de manque d’expérience, il y a la procédure ‘trial & error’ qui commence avec un amortissement relativement élevé, une solution permettant d’obtenir le réglage optimal. Un amortissement optimal pendant la durée de vie du vérin nécessite un contrôle régulier du réglage et un ajustement éventuel.

Amortissement pneumatique auto-ajusté (PPS)

L’’amortissement pneumatique auto-ajusté’est une forme spéciale d’amortissement. Ici aussi, de l’air est enfermé dans la position finale du vérin afin de créer un effet de freinage. Contrairement à l’amortissement PPV, un réglage manuel n’est pas possible et est d’ailleurs inutile. L’échappement de l’air d’amortissement dépend de la course d’amortissement. Le PPS s’adapte automatiquement aux conditions et minimalise l’effet des chocs dans la machine.

Le résultat est un amortissement de qualité constante, même lors de charges variables. De plus, cette solution fait gagner du temps car l’utilisateur ou le constructeur de machines n’a pas à faire deréglages longs et fastidieux. Enfin, il s’agit d’une solution ‘clean design’. Le risque d’accumulation de saletés est considérablement réduit suite à l’absence de la vis de réglage. A l’instar de l’amortissement élastique, l’amortissement pneumatique auto-ajusté est exclusivement adapté aux applications où les charges et les vitesses ne sont pas trop élevées.

Survue des amortissments
Vue d'ensemble