Comment construire un meilleur cylindre pneumatique

Rob Spiegel | 17 février 2021

Un vérin sans tige est un composant pneumatique capable de déplacer une charge sur une trajectoire linéaire avec de l'air comprimé. Le vérin pneumatique traditionnel utilise une tige pour pousser ou tirer la charge du piston, mais un vérin sans tige déplace la charge le long du piston. Cela offre l'avantage d'avoir la même longueur de course dans moins d'espace, de ne pas craindre le flambage de la tige avec des charges élevées ou des courses longues, et de fournir la même force dans les deux sens. Le vérin sans tige est couramment utilisé pour des applications telles que la manutention, le chargement, le levage, la découpe de bandes, etc. La figure 1 montre un exemple de vérin sans tige.

Nous nous sommes tournés vers Gary Rosengren, directeur de l'ingénierie chez Tolomatic, pour obtenir des instructions sur la façon de construire un vérin pneumatique efficace.

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Design News : A quoi sert le cylindre ?

Gary Rosengren : Les vérins pneumatiques sont utilisés depuis très longtemps sur le marché industriel. Les applications telles que le levage, la poussée, le pressage et le contrepoids sont autant de cas d'utilisation courants des vérins pneumatiques. Alors que les vérins à tige sont plus courants en nombre, les vérins pneumatiques sans tige occupent un créneau intéressant et précieux. Les vérins pneumatiques sans tige offrent un gain de place et, dans certains cas, la capacité de guider et de supporter une charge. Les vérins sans tige se caractérisent par le fait qu'ils contiennent leur course ou leur déplacement dans leur longueur totale. Ce type de vérin est donc utile dans les applications où l'espace est une contrainte ou où il est avantageux d'utiliser la capacité du vérin à supporter une charge, éliminant ainsi le besoin de systèmes de guidage intégrés à la structure de la machine.

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La bande d'étanchéité doit être capable de fermer hermétiquement la fente du vérin sans tige, mais également suffisamment flexible pour lui permettre de passer à travers le piston.

DN : Quel est le processusde le concevoir ?

Gary Rosengren : La conception d'un vérin pneumatique sans tige commencera par cibler un cas d'utilisation ou une capacité qui fournira ensuite un aperçu de la taille, de la force et parfois de la capacité de charge. La force est fonction du diamètre de l'alésage et de la surface effective. La capacité de charge dépend de la structure du cylindre et des éléments porteurs.

La conception du vérin pneumatique sans tige commence par le concept opérationnel. Les trois principaux concepts opérationnels sont le type de câble, le type à couplage magnétique et le type à fente. Le plus courant de ces trois modèles est le type à fente. Dans cette configuration, l'ingénieur considérera comment produire le cylindre ou le tube comme première partie du processus. Dans le vérin pneumatique sans tige de type à fente, le cylindre ou le tube du vérin est formé d'une fente s'étendant sur toute la longueur du vérin.

Cette fente est finalement obturée par un élément d'étanchéité flexible tel qu'une bande ou une bande de polyuréthane ou d'acier formant le récipient sous pression. Cette bande d'étanchéité doit être capable d'obturer la fente mais également suffisamment souple pour permettre son passage à travers le piston. La bande d'étanchéité doit également interagir précisément avec le corps du cylindre pour une étanchéité efficace et des performances à long terme. La plupart des vérins pneumatiques sans tige de ce type comprennent également une bande d'étanchéité sur la surface extérieure de la fente pour empêcher les contaminants environnementaux de pénétrer à l'intérieur du vérin, ce qui pourrait accélérer l'usure et provoquer des fuites excessives.

Le point de montage du client est fixé directement au piston du cylindre via un support à l'étrier qui passe à travers la fente du corps du cylindre. Étant donné qu’une méthode courante de formation du corps du cylindre est l’extrusion d’aluminium, l’ingénieur doit avoir une bonne compréhension pratique du processus d’extrusion et de ses capacités. Les finitions et les revêtements de surface influenceront les performances et la longévité du cylindre et doivent être conçus et spécifiés de manière appropriée.