Qu'est-ce qu'un vérin pneumatique (ou actionneur pneumatique) et comment fonctionne-t-il ?
Les vérins pneumatiques (également appelés actionneurs pneumatiques) sont des produits utilisés pour fournir un mouvement linéaire ou rotatif et une force à des systèmes automatisés comme des machines et des processus dans des applications industrielles.
Quelques exemples d'applications :
- Le serrage ou le déplacement d'une charge le long d'une trajectoire linéaire.
- Une pince de préhension avec ventouses utilisée pour manipuler du verre.
Situés généralement à l'extrémité d'une installation d'air comprimé, les vérins et actionneurs pneumatiques fonctionnent lorsque de l'air comprimé sous pression (entre 1 et 10 bars) s'introduit dans une chambre du vérin afin de déplacer le piston logé à l'intérieur du cylindre. La tige du vérin, qui est solidaire du piston, permet de transmettre effort et déplacement. L'énergie mécanique est ainsi convertie en une utilisation pratique, comme par exemple un système automatisé de prélèvement et de positionnement dans les chaînes de production.
Les vérins (ou actionneurs pneumatiques) sont un moyen simple et efficace d'obtenir une force et de générer un mouvement linéaire et/ou rotatif précis. Ils convertissent une énergie pneumatique en énergie mécanique. Ils sont capables de résister et de fonctionner dans des environnements ostiles, même à des températures extrêmes.
Légers et nécessitant peu d'entretien, ils produisent généralement moins de force et une vitesse plus faible que les vérins hydrauliques ou électriques, mais constituent néanmoins une alternative rentable et efficace.
SENGA vous propose une large gamme de vérins pneumatiques "standard" (courses standards) ou "spéciaux" (course sur mesure, magnétique...), selon les besoins de nos clients et les normes internationales ou nationales en vigueur telles que l'ISO (6432, 15552 etc...) ou l'AFNOR NF E49.001 (ex CNOMO), CETOP.
Comment fonctionnent les différents vérins pneumatiques et quels sont leurs composants ?
A l'intérieur des vérins pneumatiques on retrouve généralement les composants suivants :
(1) : les "têtes" nez/fond (alliage d'aluminium anodisé à haute résistance ou acier inoxydable)
(2) : le piston (technopolymère, NBR, acier ou alliage d'aluminium)
(3) : la tige de piston (acier chromé rectifié ou inoxydable)
(4) : le tube ou alésage/cylindre/fût (aluminium anodisé ou acier inoxydable)
(5) : le joint racleur (NBR, polyuréthane, FKM-Viton)
(6) : goulot de guidage - coussinets de guidage (en bronze fritté auto-lubrifiant)
(7) : les joints (NBR, polyuréthane, FKM-Viton)
(8) : décélérateurs (alliage d'aluminium)
(9) : tirants/vis (acier ou acier inoxydable)
(10) : écrou de tige (acier ou acier inoxydable)
Le joint racleur sert à protéger le vérin de la pollution extérieure, l'étanchéité et le maintien sur la tige.
Le guidage de la tige de piston est assuré par le goulot de guidage (coussinets), généralement constitué de bronze fritté auto-lubrifiant (pour minimiser le coefficient de friction).
L'étanchéité entre les deux chambres du vérin ou entre le corps et la tige est assurée par des joints qui peuvent être en NBR, PU ou FKM-Viton, selon les conditions d'utilisation.
En général on distingue deux grandes catégories de vérins pneumatiques :
1) Le vérin pneumatique à simple effet : il possède une "entrée", où l'air comprimé entre et pousse le piston dans une direction. Le piston est ensuite ramené à sa position initiale par l'intermédiare d'un ressort de compression. Les vérins pneumatiques simple effet ont une course limitée, ils sont donc utiles pour les applications à vitesse réduite. Cependant ils consomment un volume d'air moins important, ce qui permet ainsi de réduire les coûts d'exploitation.
2) Le vérin pneumatique à double effet : il comporte deux orifices qui permettent d'appliquer une pression dans une des deux champres pour déplacer le piston et donc la tige dans une direction donnée. Une chambre se remplit d'air sous pression (admission), l'autre chambre se vide (échappement).
Il existe également le vérin pneumatique rotatif, conçu pour transformer la trajectoire linéaire du piston en une trajectoire rotative en couplant la crémaillère et le pignon.
Enfin, nous pouvons évoquer le vérin pneumatique sans tige dont le principal avantage est son encombrement réduit. Des grandes courses sont disponibles. Ces vérins sont utilisés dans les systèmes robotisés, et sont très interessants pour la manutention des pièces légères sur des grandes distance. Ils permettent par ailleurs de réduire le risque de flambage des tiges des vérins classiques sur les grandes courses.
Plusieurs options peuvent s'ajouter aux vérins standards, parmi lesquelles : version à capteurs magnétiques, version tige traversante, tandem, bloqueurs mécaniques de tige, unité de guidage simple et double, armotissement de fin de course réglable (vis)/décélérateurs réglages, dispositif anti-rotation, tige en acier inoxydable, alimentation axiale.
Caractéristiques techniques
Un vérin pneumatique se détermine par sa course, par le diamètre de son piston et sa pression d'exercice :
- La course correspond à la longueur du déplacement à effectuer.
- L'effort généré dépend de la pression du fluide et du diamètre du piston.
En général, plus l'alésage du cylindre est grand, plus le rendement en termes de force est élevé.
Nous pouvons déterminer :
- La force (en daNewton daN) est donnée par la formule suivante : F = P x S où P est la pression en bar et S la surface utile du piston (en cm2).
- La vitesse (en m/s) de sortie du piston est donnée par la formule suivante : V = Q / S où Q est le débit volumique (en m3/s) et S la surface utile du piston (en m2).
Comment choisir un vérin pneumatique ou un actionneur pneumatique ?
Le type et les caractéristiques de l'actionneur dont vous avez besoin sont dictés par l'application. Plusieurs paramètres sont à prendre en considération : fluide, température et pression d'exercice, course minimum/maximum, longueur de course amortie, tolérance de course, effort à developper (choix du diamètre d'alésage) etc...
Les vérins ou les actionneurs sont disponibles dans une gamme allant du diamètre Ø8 mm au Ø320 mm, et remplissent différentes fonctions en fonction du cahier des charges client.
Les 5 facteurs clés principaux pour choisir un vérin ou un actionneur pneumatique sont les suivants :
- Type de mouvement : le vérin pneumatique requis dépend de la nature du mouvement : rotatif ou linéaire.
- Exigences en matière de pression et de débit : prenez en considération ce dont vous attendez de l'actionneur ou du vérin pneumatique, selon votre application. Cela concerne également les autres composants nécessaires ; s'ils sont mal dimensionnés, le rendement énergétique sera faible, tout comme l'efficacité de l'installation.
- Conditions d'utilisation : grâce à l'évolution de la technologie et notamment de la résistance à la corrosion, les vérins et actionneurs pneumatiques peuvent être utilisés dans des plages de températures extrêmes. Des vérins en acier inoxydable avec joints FKM-Viton sont disponibles à notre gamme.
- Simple ou double effet : les actionneurs ou vérins pneumatiques entrent généralement dans l'une de ces deux catégories en fonction du type d'application, de la force ou du mouvement requis, de la nature du travail et de la précision ou du contrôle attendu.
- Application : plusieurs types d'actionneurs ou de vérins pneumatiques sont disponibles, notamment les vérins sans tige, tandem, tige traversante, les vérins à profils ronds, carrés rainurés, les vérins compacts, à course brève etc...
Découvrez notre gamme de vérins pneumatiques :
Différents types de vérins et d'actionneurs pneumatiques sont disponibles à notre gamme :
Vérins pneumatiques série CX AFNOR NF E49.001 (ex CNOMO)
Les vérins de la série CX sont du type “à tirants externes” et ”dépassants”, avec des dimensions de montage selon les normes AFNOR NF E49-001 (ex CNOMO).
L’unité de base est séparée des accessoires, exeptée celle avec fixation “à tourillon”.
La série CX se divise en 9 alésages (Ø 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200).
Les vérins peuvent être fournis également dans la version magnétique, “tige traversante”.
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -20° C) et 0° C ÷ +150° C avec joints FKM - Viton
- Pression d’exercice : 1 ÷ 10 bar
- Course minimum : 5 mm
- Course maximum : 3000 mm en double effet
- Tolérance de course : ± 1,5 mm
Options possibles : tige INOX, magnétique, tige traversante.
Sur demande : Simple effet, tandem et joints FKM (Viton)
Vérins pneumatiques à tube profilé "carré rainuré" série X norme ISO 15552
Les vérins de la série X sont à tube profilé ”carré rainuré”, avec des dimensions de montage selon la norme ISO 15552 lui permettant de cette façon d’être complètement interchangeable avec les anciens vérins ISO 6431/VDMA 24562.
L’unité de base est séparée des accessoires, exceptée celle avec fixation “à tourillons centraux”.
La série X se divise en 6 alésages (Ø 32, 40, 50, 63, 80, 100).
Les vérins série X peuvent être fournis également dans la version “tige traversante”.
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -20° C) et 0° C ÷ +150° C avec joints FKM - Viton, en version non magnétique seulement.
- Pression d’exercice : 1 ÷ 10 bar
- Course minimum : 5 mm
- Course maximum : 3000 mm en double effet
- Tolérance de course : ± 1,5 mm
Options possibles : tige INOX, magnétique, tige traversante.
Sur demande : simple effet, tandem, joints FKM (Viton).
Vérins pneumatiques à tube profilé et tirants noyés série XT-XL norme ISO 15552
Les vérins de la série XT (ex CPUI) sont à tube profilé et tirants noyés, avec des dimensions de montage selon les normes DIN ISO 15552 (ex ISO 6431) et VDMA 24562.
Ils sont les plus utilisés dans l'automatisation industrielle et de haute performance, il possède une longue durée de vie et sont capables de fonctionner même à des températures élevées.
Les vérins de la série XL sont à tube extrudé et tirants externes, avec des dimensions de montage selon les normes DIN ISO 15552.
L’unité de base est séparée des accessoires, exceptée celle avec fixation “à tourillons centraux”.
La série XT se divise en 6 alésages (Ø 32, 40, 50, 63, 80, 100).
La série XL se divise en 5 alésages (Ø 125, 160, 200, 250, 320).
Les vérins XT-XL peuvent être fournis également dans les versions “tige traversante”, magnétique, tige INOX, simple effet ou tandem.
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -20° C) et 0° C ÷ +150° C avec joints FKM-Viton, en version non magnétique seulement.
- Pression d’exercice : 1 ÷ 10 bar
- Course minimum : 5 mm
- Course maximum : 3000 mm en double effet
- Tolérance de course : ± 1,5 mm
Options possibles : tige INOX, magnétique, tige traversante.
Sur demande : simple effet, tandem, tige traversante, joints FKM (Viton).
Vérins pneumatiques en acier inoxydable série AX norme ISO 15552
Les vérins inox de la série AX sont à tube extrudé et tirants externes, avec des dimensions de montage selon les normes ISO 15552.
Proposés en standard dans la version magnétique et équipés de décélérateurs réglables, ils sont particulièremet adaptés pour une utilisation en ambiance agressive.
L’unité de base est séparée des accessoires, exceptée celle avec fixation “à tourillons centraux”.
La série AX se divise en 9 alésages (Ø 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125,160, 200).
Les vérins peuvent être fournis également dans la version “tige traversante”.
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -20° C)
- Pression d’exercice : 1 ÷ 10 bar
- Course minimum : 5 mm
- Course maximum : 1000 mm en double effet
- Tolérance de course : ± 1,5 mm
Options possibles : tige traversante.
Sur demande : joints FKM-Viton pour une utilisation en ambiance agressive seulement (haute température exclue).
Vérins pneumatiques série U norme CETOP / ISO 6432
Les vérins de la série U sont produits avec des dimensions de montage selon les normes CETOP RP52P / ISO 6432.
La série U se divise en 6 alésages (en mm) : 8 - 10 - 12 - 16 - 20 - 25
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -20° C) et 0° C ÷ +150° C avec joints FKM-Viton
- Pression d’exercice : 1 ÷ 10 bar
- Course minimum : 2 mm
- Course maximum simple effet (mm) : Ø 8 - 10 - 12 = 20 et Ø 16 - 20 - 25 = 50
- Course maximum double effet (mm) : Ø 8 - 10 = 150 et Ø 12 - 16 = 250 et Ø 20 - 25 = 1000
- Longueur course amortie : Ø 16 L = 17 mm et Ø 20 L = 18 mm et Ø 25 L = 18,5 mm
Options possibles : simple tige, tige traversante, magnétique, simple et double effet.
Sur demande :
- Bloqueur mécanique de tige (Ø 20 et 25).
- Tige hexagonale anti-rotation (Ø 20 et 25).
- Unité de guidage simple et double (Ø 12 à 25).
- Accessoires en acier inoxydable.
- Joints FKM (Viton).
Vérins pneumatiques à profil rond aluminium & INOX série P
Les vérins de la série P sont conçus à partir d’un profil rond de Ø 32 à Ø 63.
Ils sont disponibles dans la version de base sans amortissements réglables et sont adaptés pour l’utilisation avec des capteurs magnétiques.
La série P se divise en 4 alésages (en mm) : 32 - 40 - 50 - 63
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -20° C) et 0° C ÷ +150° C avec joints FKM-Viton
- Pression d’exercice : 1 ÷ 10 bar
- Course minimum : 2 mm
- Course maximum simple effet (mm) : Ø 32 ÷ 63 = 50
- Course maximum double effet (mm) : Ø 32 ÷ 63 = 1000
Options possibles : simple tige, magnétique, double et simple effet, alimentation axiale arrière.
Sur demande : joints FKM (Viton).
Vérins pneumatiques en acier inoxydable profil rond ISO 6432 série AU
Les vérins de la série AU sont conçus en acier inoxydable, avec des dimensions de montage selon la norme ISO 6432, et en version double effet seulement.
La série AU se divise en 3 alésages (en mm) : 16 - 20 - 25
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -35° C) et 0° C ÷ +150° C avec joints FKM-Viton, en version non magnétique seulement (avec air sec -10° C).
- Pression d’exercice : 1 ÷ 10 bar
- Course minimum : 5 mm
- Course maximum : 1000 mm
Options possibles : simple tige, tige traversante, magnétique.
Sur demande : avec amortissement réglable (Ø 20 et 25) et joints FKM-Viton
Vérins pneumatiques en acier inoxydable profil rond série AP
Les vérins de la série AP sont conçus en acier inoxydable, avec des dimensions de montage
non normalisées (profil rond).
La série AP se divise en 4 alésages (en mm) : 32 - 40 - 50 - 63
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -30° C) et 0° C ÷ +150° C avec joints FKM-Viton (avec air sec -10° C)
- Pression d’exercice : 1 ÷ 10 bar
- Course minimum : 5 mm
- Course maximum : 1000 mm
Options possibles : simple tige, tige traversante, magnétique, double effet.
Sur demande : avec amortissement réglable (version simple tige seulement) et joints FKM-Viton.
Vérins pneumatiques type intégral série HB
Les vérins de la série HB sont du type intégral, c’est-à-dire avec les fixations incorporées aux têtes.
La série HB se divise en 9 alésages pour chaque version à simple ou à double effet.
Cette série n’existe qu’en version non magnétique.
Les vérins peuvent être fournis également en type “tige traversante” (sauf série DFP).
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -20° C) et 0° C ÷ +150° C avec joints pour hautes températures (avec air sec -20° C)
- Pression d’exercice : 1,5 ÷ 10 bar
- Durée de vie : 5000 Km (dans des conditions d’utilisation optimale)
- Alésages : 20, 27, 35, 40, 50, 58, 70, 85, 100
- Raccordements : Ø 20 ÷ 50 = G1/8 Ø 58 ÷ 100 = G1/4
- Courses standards (mm) : 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100,150, 200, 250
- Courses max. double effet (mm) : Ø 20 - 58 = 2000 Ø 70 ÷ 100 = 1000
- Courses max. simple effet : Ø 20 27 35 40 50 58 70 85 100 mm 20 25 35 60 70 60 70 90 100
- Courses max. simple effet : Ø 20 27 35 40 50 58 70 85 100 avec entretoises mm 60 75 105 180 210 180 210 270 300
Options possibles : version simple et double effet.
Sur demande : tige traversante.
Vérins pneumatiques en aluminium ISO 21287 série BX
Les vérins de la série BX sont à tube profilé en aluminium, avec des dimensions de montage selon la norme ISO 21287.
La série BX se divise en 8 alésages (Ø 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100).
Les vérins peuvent être fournis dans les versions tige femelle, tige mâle, tige traversante, simple effet tige rentrée, simple effet tige sortie, et avec dispositif anti-rotation.
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -20° C)
- Pression d’exercice : 2 ÷ 10 bar pour simple effet 1 ÷ 10 bar pour double effet
- Alésages : 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 et 100
- Course minimum : 5 mm
- Course maximum : Ø 20 - 25 : 150 mm en double effet
- Ø 32 à 63 : 300 mm en double effet
- Ø 80 - 100 : 400 mm en double effet
- Ø 20 à 100 : 25 mm en simple effet
- Ø 20 - 25 : 40 mm en anti-rotation
- Ø 32 à 100 : 80 mm en anti-rotation
- Tolérance de course : ± 1,5 mm
- A utiliser avec capteurs magnétiques série FM100
Options possibles : simple (tige sortie et rentrée) et double effet, tiges femelles et mâles, tige traversante et avec dispositif anti-rotation.
Sur demande : version anti-rotation.
Vérins pneumatiques "compacts" AFNOR NF E49-004-1 et NF E49-004-2 (ex UNITOP RU-P/6 RU-P/7) série BU
Les vérins de la série BU répondent aux normes AFNOR NF E49-004-1 et NF E49-004-2 et sont interchangeables sans nécessité de montage spécifique.
En outre ils peuvent être livrés, du Ø 32 au Ø 100, avec des têtes conformes à la norme standard ISO 15552 (ex ISO 6431).
Dans les versions à piston magnétique, les capteurs magnétiques viennent s’insérer dans les rainures du profil extrudé.
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec -20° C) et 0° C ÷ +130° C avec joints FKM-Viton (+100° C en version simple effet)
- Pression d’exercice : simple effet 2 ÷ 10 bar double effet 1 ÷ 10 bar
- Courses maxi : double effet Ø 20 - 25 = 200, Ø 32 ÷ 63 = 300 Ø 80 - 100 = 400, simple effet Ø 20 ÷ 100 = 25, anti-rotation Ø 20 - 25 = 40, Ø 32 ÷ 100 = 80
Options possibles : simple et double effet, dispositif anti-rotation, magnétique, tiges taraudées mâles et femelles.
Sur demande : joints FKM (Viton).
Vérins pneumatiques course brève série B
Les vérins de la série B sont à course brève, et se voient surtout utilisés pour des applications de blocage de part leur aspect compact et leur montage aisé à l’aide de trous de fixation. Ils sont déclinés en plusieurs versions à savoir : double effet, simple effet avec ressort antérieur, magnétique ou non. (sur demande : simple effet avec ressort postérieur, tige traversante, dispositif anti-rotation.)
La série B se divise en 10 alésages : Ø 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 et 100.
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ +80° C (avec air sec : -20° C) et 0° C ÷ +150° C avec joints FKM-Viton (avec air sec : -10° C)
- Pression : 1 ÷ 10 bar
- Raccordement : Ø 12 ÷ 20 = M5, Ø 25 ÷ 63 = G1/8, Ø 80 - 100 = G1/4
Options possibles : magnétique, dispositif anti-rotation, simple (tige rentrée) et double effet.
Vérins pneumatiques rotatifs série RX
Les vérins de la série RX sont de type rotatifs. Cette série remplace progressivement le modèle WR au fur et à mesure des disponibilités restantes sur cette dernière.
Les côtes restent quasiment identiques (voir tableau Pg 64).
Ils sont conçus pour transformer la trajectoire linéaire du piston en une trajectoire rotative en couplant la crémaillère et le pignon.
Les versions standards sont prévues pour la pose éventuelle de capteurs magnétiques (série FM 100).
L’ajustement de l’angle de rotation est possible sur tous les modèles (± 5°).
La série RX se divise en 7 alésages : Ø 32, 40, 50, 63, 80, 100 et 125.
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non
- Température d’exercice : 0° C ÷ 80° C (avec air sec -20° C)
- Pression d’exercice : 1 ÷ 10 bar
- Raccordements : Ø 32 = G 1/8, Ø 40 - 50 = G 1/4, Ø 63 - 80 = G 3/8, Ø 100 - 125 = G 1/2
- Angles de rotation standards : 90°, 180°, 270°, 360°
- Réglage angle de rotation : ± 5°
Options possibles : pignon mâle ou femelle.
Vérins pneumatiques sans tige série Z
Les vérins sans tige de la série Z développent une force de transmission directe entre piston et chariot. Ils sont conçus pour des utilisations où des courses longues sont nécessaires. Ils ont été dessinés avec des dimensions hors-tout réduites, et ceci par rapport aux vérins standards avec tige externe.
La version guidée permet de travailler avec des charges libres tout en offrant une bonne résistance aux forces transversales.
Les vérins de la série Z possèdent des amortisseurs réglables et sont systématiquement équipés de piston magnétique. Ils peuvent ainsi se voir appliquer des capteurs magnétiques.
La série Z se divise en 6 alésages : Ø 18, 25, 32, 40, 50 et 63.
- Fluide : air comprimé filtré, lubrifié ou non.
- Température d’exercice : 0° C ÷ 80° C (avec air sec -20° C)
- Pression d’exercice : 2 ÷ 8 bar
- Course maximale : Ø 18 ÷ 63 = 6000 mm
Options possibles : guidage simple.
Sur demande : versions avec chariot court et double guidage.
Conclusion
En conclusion, les vérins pneumatiques, ou actionneurs pneumatiques, sont des éléments essentiels dans de nombreuses applications industrielles automatisées, fournissant un mouvement linéaire ou rotatif ainsi qu'une force précise. Leur fonctionnement repose sur l'introduction d'air comprimé sous pression dans une chambre du vérin, ce qui déplace le piston à l'intérieur du cylindre et transmet l'effort et le mouvement à la tige du vérin. Avec une large gamme de types disponibles, tels que les vérins à simple effet, à double effet, rotatifs, sans tige, et bien d'autres, ainsi que des options de personnalisation telles que les matériaux de construction, les accessoires et les caractéristiques techniques, il est possible de choisir le vérin adapté à chaque application spécifique. En offrant légèreté, fiabilité et efficacité dans des environnements divers, les vérins pneumatiques restent une solution rentable et efficace pour de nombreuses industries.
