Chapitre #2 - Schematisation Pneumatique

Rédigé par :Denis GauthierRévisé par :Martin DemersSession :Automne 2011www.cegepgranby.qc.ca

ÉNONCÉ DE LA COMPÉTENCE0439 : Faire fonctionner des systèmes de contrôle-commandeÉléments de la compétence0439.1 : Analyser le fonctionnement du système de contrôle-commande;0439.2 : Conduire le système de contrôle-commandes;0439.3 : Vérifier la réponse du procédé.RAPPEL DES OBJECTIFS D’APPRENTISSAGE Analyser des schémas pneumatiques afin de décrire sa séquence de fonctionnementà l’aide d’un outil graphique : le grafcet;Valider sa compréhension du schéma à l’aide du simulateur du guide desautomatismes ;Réaliser des montages pneumatiques sur un banc d’essai ;Valider le fonctionnement du montage et faire du dépannage s’il y a lieu.Analyser un système automatiséNotes de cours Module #1 : La fluidiqueChapitre #1 : La schématisation en pneumatiqueEnseignant : Martin Demers2 sur 32

TABLE DES MATIÈRES1.1LE BESOIN DE NORMALISATION ET SYMBOLIQUE . 51.2LA PRODUCTION D’ÉNERGIE . 6a)b)La symbolisation . 6Les caractéristiques . 7i)Le filtreur avec le purgeur d’eau . 7ii) Le régulateur de pression . 8iii) Le lubrificateur . 81.3SIGNES CONVENTIONNELS DES DISTRIBUTEURS . 91.4LA NOMENCLATURE DES ORIFICES ET COMMUTATION DESDISTRIBUTEURS . 10a)b)c)d)La symbolisation . 10Les caractéristiques . 11Les distributeurs à clapet . 11i)Le distributeur 3 / 2 à commande pneumatique, retourpar ressort . 11ii) Le distributeur 3 / 2 commandé par galet, retour parressort . 11Les distributeurs à tiroir . 12i)Le distributeur 3 / 2 commandé par bouton-poussoir,retour par ressort. 12ii) Le distributeur 5 / 2 à commande pneumatique . 121.5DÉSIGNATION DES ORIFICES . 121.6LE TYPE DE COMMANDE . mandemusculaire .mécanique .pneumatique .électrique .combinée .1313131313LES CLAPETS ANTIRETOUR . 16a)b)La symbolisation .Les caractéristiques .i)Le clapet antiretour .ii) La fonction logique ET.iii) La fonction logique OU .iv) La soupape d’échappement rapide .Analyser un système automatiséNotes de cours Module #1 : La fluidiqueChapitre #1 : La schématisation en pneumatiqueEnseignant : Martin Demers1616161717173 sur 32

1.8LES RÉDUCTEURS DE DÉBIT . 18a)b)1.9La symbolisation . 18Les caractéristiques . 18i)Le réducteur de débit unidirectionnel réglable . 18LES RÉDUCTEURS DE PRESSION . 19a)La symbolisation . 191.10 LES ACTIONNEURS LINÉAIRES . 20a)b)La symbolisation . 20Les caractéristiques . 21i)Le vérin simple effet . 21ii) Le vérin double effet . 21iii) Le vérin double effet muni d’amortisseur en fin de course. 22iv) Le vérin double effet sans tige à accouplementmagnétique . 221.11 LES ACTIONNEURS ROTATIFS . 231.12 LES SYMBOLES ACCESSOIRES . 231.13 LA SCHÉMATISATION . 24a)b)c)fluxd)e)f)g)h)Définition de la situation recherchée .Recherche des composants nécessaires .Positionnement des composants selon le cheminement des25Numérotation des composants .Raccordement des lignes d’air du circuit .Essai et ajustement.Maintenance .Amélioration .242526262626271.14 LA SCHÉMATISATION EN CASCADE . 29Analyser un système automatiséNotes de cours Module #1 : La fluidiqueChapitre #1 : La schématisation en pneumatiqueEnseignant : Martin Demers4 sur 32

1.1LE BESOIN DE NORMALISATION ET SYMBOLIQUEComme plusieurs domaines, la pneumatique a subit beaucoup de développementau cours des récentes décennies. Comme c’est souvent le cas, les compagnies activesdans le développement de nouveaux composants se butent à des absences de normes.Celles-ci développent alors leurs propres standards.Lorsque la lutte technologique est présente, le besoin de symbolisation et denormalisation devient un impératif incontournable lorsque par exemple, un mêmecomposant accomplit le même travail mais se nomme différemment selon son fabricant.La norme DIN ISO 1219 “ Transmissions hydrauliques et pneumatiques – symbolesgraphiques ” met en évidence les caractéristiques suivantes : Mode de commande Nombre et désignation des orifices Nombre de position Principe de fonctionnement Représentation simplifiée du sens de passageNous avons regroupé en 11 catégories les composants les plus utilisés dansl’industrie, en voici la description et la symbolique. Les catégories sont :1)2)3)4)5)6)7)8)9)10)11)La production d’énergie;Signes conventionnels des distributeurs;La nomenclature des orifices et commutation des distributeurs;Désignation des composantes d’un schéma pneumatique;Le type de commande;Les clapets anti-retour;Les réducteurs de débit;Les réducteurs de pression;Les actionneurs linéaires;Les actionneurs rotatifs;Les symboles accessoires.Analyser un système automatiséNotes de cours Module #1 : La fluidiqueChapitre #1 : La schématisation en pneumatiqueEnseignant : Martin Demers5 sur 32

1.2LA PRODUCTION D’ÉNERGIEa)La sseurRéservoirGroupe de conditionnementFiltreSéparation et filtrage desimpuretéscommande manuelPurgeur d’eauCommande automatiqueLubrificateurApport de faibles quantitésd’huile au flux d’airRégulateur depressionRégulateur de pression à orificed’échappement réglableSymboles combinésGroupe deconditionnementcomprenant :Un filtre;Un détendeur;Un manomètre;Un lubrificateur.Représentation simplifiée d’un groupe deconditionnementSource d’énergienormaliséenon normaliséeAnalyser un système automatiséNotes de cours Module #1 : La fluidiqueChapitre #1 : La schématisation en pneumatiqueEnseignant : Martin Demers6 sur 32

b)Les caractéristiquesi)Le filtreur avec le purgeur d’eauRôle du filtreur :Filtrer les matières indésirables provenant de l’air ambiant desindustries (chimique, pharmaceutique, alimentaire, productionprimaire etc.)Caractérisation :La porosité de sa cartouche filtrante, c’est celle-ci qui déterminerala taille des particules acceptées pour le passage de l’air comprimé.La taille des pores se situe entre 5 µm et 40 µm.Fonctionnement :L’air comprimé est dirigé dans la cuve du filtre par une chicanequi lui imprime un mouvement de tourbillon. Les particules deboue lourde et les gouttelettes d’eau sont projetées par la forcecentrifuge contre la paroi de la cuve. Le condensat s’accumuledans la partie inférieure de la cuve et doit être évacué à travers lavis de purge lorsque d’un haut niveau. Les fines particules sontretenues par la cartouche filtrante traversé par l’air comprimé pouralimenter les équipements. La cartouche doit être remplacéerégulièrement.Schéma :Analyser un système automatiséNotes de cours Module #1 : La fluidiqueChapitre #1 : La schématisation en pneumatiqueEnseignant : Martin Demers7 sur 32

ii)Le régulateur de pressionRôle du régulateur :Même si le réservoir d’air comprimé présent lors de la productionrégularise l’air (pression primaire), il survient tout de même desvariations en aval de celui-ci. Pour contrer ces variations et surtoutajuster la pression à l’équipement de production (pressionsecondaire), on ajuste celle-ci à l’aide du régulateur de pression.Il se situe après le filtreur.Fonctionnement :La vis de réglage permet de modifier la tension initiale du ressortde membrane. La membrane soulève le poussoir de son siège ensurmontant la force du ressort du poussoir de soupape. Le poussoirobture l’orifice central d’échappement de la membrane. Lorsque lapression côté sortie dépasse la valeur préréglée, la membrane sedéplace vers le bas jusqu’à ce que l’admission soit d’abord obturéeet que la surpression régnant dans la conduite d’utilisation aitdiminué à travers l’orifice d’échappement.Schéma :iii)Le lubrificateurRôle du lubrificateur : Lubrifier lorsque requis, l’air comprimé afin de bien fairefonctionner les équipements nécessitant de déplacements trèsrapides ou lorsque l’on utilise des vérins de grande taille. Il se situeimmédiatement après le régulateur de pression.Caractérisation :Ils sont composé généralement d’un réservoir d’huile, de clapets etd’un réseau de conduites dirigeant l’huile vers une chambre depulvérisation.Analyser un système automatiséNotes de cours Module #1 : La fluidiqueChapitre #1 : La schématisation en pneumatiqueEnseignant : Martin Demers8 sur 32

Fonctionnement :L’air traverse le lubrificateur de A vers B. Une partie de l’airpassant est obligée de traverser une buse. La chute de pressionainsi engendrée, fait monter par aspiration dans un tuyau élévateurl’huile contenue dans la cuve. À la sortie de la buse d’aspiration leflux d’air entraîne les gouttes d’huile et le pulvérise.Schéma :1.3SIGNES CONVENTIONNELS DES DISTRIBUTEURSDescriptionSymbolesLes positions de commutation sont représentées par descarrésLe nombre de carrés correspond au nombre de positionPosition de passage (ouvert)Position ferméeLes canalisations sont représentées par des lignes colléesaux carrés, indiquant l’état non actionnéAnalyser un système automatiséNotes de cours Module #1 : La fluidiqueChapitre #1 : La schématisation en pneumatiqueEnseignant : Martin Demers9 sur 32

1.4LA NOMENCLATURE DES ORIFICES ET COMMUTATIONDES DISTRIBUTEURSa)La symbolisationDescriptionSymbolesNombre de positionsNombre d’orificesDistributeur2/2(position ouverte)Distributeur3/2(position fermée)Distributeur3/2(position ouverte)DistributeurDistributeurDistributeur / à centre ferméAnalyser un système automatiséNotes de cours Module #1 : La fluidiqueChapitre #1 : La schématisation en pneumatiqueEnseignant : Martin Demers4/25/25/310 sur 32

b)Les caractéristiquesComme expliquer lors du chapitre précédant, les distributeurs jouent un rôle trèsimportant dans les circuits pneumatiques.Rôle des distributeurs : Il dirige le sens des flux d’air comprimé. Ils servent donc àcommander ou arrêter un démarrage (bouton-poussoir,interrupteur de position). Finalement, il contrôle le sens du fluxd’air vers les actionneurs.Caractérisation :Il existe deux familles de distributeurs qui sont fonction du rôle.Les distributeurs à clapet (bille ou siège plan). C’est la force du ressort qui sert à fairepasser l’air ou non, l’étanchéité étant assurée par la bille ou le siège en caoutchouc.Les distributeurs à tiroir (longitudinal plat ou non et à plateau tournant). Le tiroir estmuni de piston servant à laisser passer l’air ou non par cisaillement.De plus, différents modes de commandes sont appliqués sur les distributeurs. c)Les modes de commandes (musculaire, mécanique, pneumatique, électriqueet combinée).Les distributeurs à clapeti) Le distributeur3 / 2 àcommande pneumatique, retourpar ressortii) Le distributeur 3 / 2 commandépar galet, retour par ressortSchéma :Schéma :Analyser un système automatiséNotes de cours Module #1 : La fluidiqueChapitre #1 : La schématisation en pneumatiqueEnseignant : Martin Demers11 sur 32

d)Les distributeurs à tiroiri) Le distributeur 3 / 2 commandépar bouton-poussoir, retour parressortii) Le distributeur 5 / 2 à commandepneumatiqueSchéma :Schéma :1.5DÉSIGNATION DES ORIFICESLes distributeurs sont utilisés à plusieurs niveaux de l’automatisme, il convientdonc d’y apporter une attention particulière. De plus, le reste des composants formant cemême automatisme doit avoir également une désignation précise. On retrouve 2 types dedésignations selon la méthode américaine ou la norme ISO :Orifice ou raccordAl

Notes de cours Module #1 : La fluidique Chapitre #1 : La schématisation en pneumatique Enseignant : Martin Demers 1.1 LE BESOIN DE NORMALISATION ET SYMBOLIQUE Comme plusieurs domaines, la pneumatique a subit beaucoup de développement au cours des récentes décennies. Comme c’est souvent le cas, les compagnies actives