Actionneurs et vérins pneumatiques et hydraulique

pneumatiques

Les actionneurs pneumatiques sont utilisés principalement pour des mouvements séquentiels simples. Ils utilisent de l’air comprimé à ~6 bar et permettent de réaliser des vérins dont la force peut atteindre 50'000 N.

L’air est fourni par un compresseur, complété de filtres, d’un séparateur d’eau et d’un déshuileur. Il est souvent produit pour tout un atelier, et distribué à toutes les machines.

Les actionneurs sont généralement des vérins linéaires, mais aussi des turbines rotatives. On utilise également des aspirateurs suceurs à vide pour saisir des objets. Ils sont commandés en tout ou rien par des distributeurs, actionnés mécaniquement ou électriquement.

(Principe de fonctionnement d'un vérin (3/2 et 5/2

Dans certains cas, l’actionneur pneumatique réagit en continu en fonction du débit ou de la pression pneumatique. On utilise alors un distributeur proportionnel. La pression à sa sortie peut être modulée entre 0 et

~10 bar en fonction de la tension électrique appliquée. Il est ainsi possible de contrôler par exemple la vitesse d’un mouvement ou la force d’un serrage.

Avantages : Les actionneurs pneumatiques se distinguent par des faibles coûts d’entretien et des

besoins minimaux en qualification du personnel. Ils conviennent particulièrement bien

aux milieux hostiles : hautes température et humidité ambiantes, atmosphère explosive.

Ils permettent de produire des vitesses élevées, comme dans certaines fraises de dentiste (~200'000 r/min).

Inconvénients : L’air comprimé est très élastique, ce qui ne permet pas d’obtenir des temps de réaction

inférieurs à ~20 ms. Parfois, les bruits dus à des fuites ou à l’échappement sont considérés

comme gênants.

Les actionneurs pneumatiques n’offrent en général que deux positions possibles (en

butée à gauche ou en butée à droite pour un vérin, enclenchée ou déclenchée pour une

turbine). Ils sont rarement utilisés en association avec des régulateurs de position

Coûts : Les actionneurs pneumatiques représentent souvent la solution d’automatisation la

moins chère. Si leurs performances répondent aux besoins, il ne faut pas hésiter à les

utiliser.

Les entraînements pneumatiques sont traditionnellement présents dans les machines d’assemblage, par exemple pour les composants nécessaires à l’industrie automobile. Ils sont aussi utilisés pour actionner certaines machines outils, comme des petites presses, des machines de transfert, etc.

Machine avec actionneurs pneumatiques

hydrauliques

Les actionneurs hydrauliques sont utilisés pour des mouvements requérant des forces très élevées à faible vitesse. Utilisant de l’huile sous des pressions atteignant 400 bar, ils permettent de réaliser des vérins de force prodigieuse (jusqu’à 3'000'000 N, soit 300 tonnes force). Leurs temps de réponse sont plus rapides que pour l’air (quelques millisecondes), car l’huile est presque incompressible.

L’huile est fournie par une pompe hydraulique qui fait généralement partie de la machine. Elle est distribuée par des tuyaux vers les organes récepteurs. L’huile qui s’échappe lors du fonctionnement des actionneurs est intégralement récupérée, et ramenée à la pompe après filtrage et refroidissement éventuel.

Principes d’un vérin linéaire et de son actionneur

Les actionneurs sont des vérins linéaires ou des moteurs rotatifs. Leur action est contrôlée par des distributeurs. Ils peuvent être de type tout ou rien, agissant comme des aiguillages, ou de type proportionnel, permettant de moduler la pression ou le débit d’huile.

engin de chantier

Presse hydraulique

Avantages : Les actionneurs hydrauliques sont des composants très performants. Ils sont appréciés

pour leur prodigieuse densité d’énergie pouvant atteindre 40 MJ/m3 (très forte énergie

pour un faible encombrement des actionneurs).

Ils peuvent aussi être utilisés dans des systèmes réglés en vitesse ou en position.

Inconvénients : Les fluides utilisés ainsi que les conduites présentent des défauts de rigidité et des

comportements non-linéaires qui compliquent énormément la conception de régulateurs

à haute dynamique. Les temps de réponses sont de l’ordre de 2 ms.

La présence d’huile dans une machine de production est souvent considérée comme

indésirable, à cause des fuites inévitables qui en compliquent l’entertient, mais par le

fait que, contrairement à l’air comprimé, l’huile doit être récupérée, doublant ainsi les

besoins en tuyauterie. Dans certains cas, les risques d’incendie et d’explosion sont

aussi dissuasifs.

Coûts : Les entraînements hydrauliques ne sont économiquement acceptables que lorsque

leurs avantages les rendent indispensables. C’est la raison pour laquelle on les trouve

sur les machines de chantier et dans les grandes presses et des plieuses de l’industrie

lourde en général, pour lesquelles les alternatives électriques seraient trop encombrantes,

voire simplement irréalisables. Ils étaient également utilisés dans

l’aéronautique pour la commande de gouverne d’avions, mais même dans ces applications

où le rapport poids / énergie est très important, des alternatives électriques sont

maintenant préférées (drive by wire).