Le vérin à guidage : à quoi ça sert ?

Vérin avec guidage

Aujourd’hui, la production industrielle automatisée implique des temps de cycle de plus en plus courts. Pour garantir une durée de vie suffisante, les actionneurs pneumatiques doivent proposer des performances élevées et durables. Les actionneurs pneumatiques guidés et les chariots pneumatiques s’adaptent parfaitement à ces applications à haute cadence.

 

Qu’est-ce qu’un guidage ?

 

Revenons d’abord au principe même du guidage. Lorsqu’un vérin est actionné, sa tige se déplace dans un mouvement linéaire. Lors de ce mouvement elle peut tourner librement, ce qui dans de nombreuses applications ne pose aucun souci. Mais dans certains cas, la rotation n’est pas souhaitée. Par exemple dans le cas d’une tâche d’emboutissage, l’outil doit être ligné avec la pièce à emboutir.

Dans d’autres cas, par exemple lorsque le vérin applique une force sur un objet, la tige peut être soumis à un effort latéral, ce qui accélère l’usure du vérin. C’est pour toutes ces applications que le guidage sera utile.

 

Pour réaliser la fonction d’actionneurs pneumatiques guidés, il est tout d’abord possible d’ajouter une unité de guidage sur un vérin déjà existant. L’autre possibilité consiste en un vérin avec guidage directement intégré. En effet, il est bien plus pratique de se procurer et d’utiliser un seul produit qui combine les fonctions d’entrainement pneumatiques et de guidage, plutôt que d’acheter les deux fonctions séparées et de les associer à postériori.

 

 Le vérin anti-rotation

 

Parmi les vérins pneumatiques intégrant la fonction de guidage, il existe différents types de conception mécaniques. Le premier est le vérin anti-rotation, le plus simple. Pour éviter la rotation de la tige, le piston peut être ovale, ou alors la tige peut avoir une forme carrée. Il s’agit de la conception la plus économique, mais en contrepartie les performances du guidage restent limitées.

 

 

Le vérin avec guidage

 

Pour plus de robustesse, la seconde conception est le vérin avec guidage à colonnes intégrées. Ce vérin a un seul piston, mais comprend deux tiges de guidage intégrées qui assurent l'intégrité du piston. Ces tiges de guidage évoluent généralement dans des ensembles de bagues ou de roulements à billes pour assurer la stabilité. Les tiges de guidage et le piston sont fixés à la plaque avant sur laquelle on pourra fixer l’outillage. Ce montage empêche le piston de se tordre ou de tourner si une force latérale est appliquée, ce qui assure ainsi une excellente stabilité opérationnelle. Ces actionneurs sont largement utilisés dans des applications impliquant de soulever, presser, tirer, pousser, serrer, arrêter, retenir, maintenir, couper, séparer, et bien plus (figure 2). Ils sont disponibles en plusieurs dimensions et variantes, peuvent porter presque tous les outillages, offrent des longueurs de course pouvant aller jusqu'à 400 mm, sont extrêmement robustes et peuvent appliquer une grande force si nécessaire.

 

 

Les chariots avec guidage

 

La troisième conception, plus robuste, est le chariot avec guidage. Ces chariots assurent l’accomplissement de tâches requérant une grande précision et répétabilité. Nous pouvons prendre l'exemple de l'assemblage de composantes électroniques ou de petites pièces automobiles, ou encore les applications dans le secteur alimentaire.

 

Les chariots avec guidage sont généralement construits avec des tiges à un ou deux pistons et un rail de guidage coulissant sur une série de roulements à billes de précision. Cela permet d’obtenir un mouvement reproductible d’une plus grande précision, même en présence de charges latérales et de couples. Ce sont d'excellents outils lorsqu’ils sont attachés à un portique, comme le portique à deux axes (X, Z). Ils peuvent être combinés dans des configurations de type « pick-and-place » ou superposées, souvent sans pièces d’adaptation. Dans les applications à 2 axes, un mini-chariot compact avec une petite pince mécanique ou une ventouse pour effectuer la préhension peut typiquement fournir une répétabilité de 0,01 mm ainsi qu'une linéarité et un parallélisme de l’ordre du centième de millimètre, et ce pour des millions de cycles. Ces chariots pneumatiques, plus chers, sont les plus performants.

 

 

Comparatif des différents principes de guidage

 

Pour conclure, les vérins guidés sont aujourd’hui incontournables dans les taches d’automatisation industrielle. Les différentes conceptions permettent de s’adapter simplement à la plupart des applications. Voici un tableau récapitulatif des caractéristiques des différents types de guidage :