Un vérin pneumatique ne se place pas dans un état unique et prévisible lorsque l’énergie disparaît. L’ISO 13850:2015 définit la fonction d’arrêt d’urgence indépendamment du type d’énergie, tandis que l’ISO 13849-1:2023 s’applique aux fonctions de commande complètes relatives à la sécurité. Calculez l’énergie qui subsiste dans l’axe en mouvement, puis vérifiez le dispositif d’arrêt installé au lieu de considérer la mise hors tension du distributeur comme une preuve de sécurité (ISO 13850, 2015; ISO 13849-1, 2023).
Cette distinction est essentielle, car une coupure de l’alimentation électrique, une perte d’air comprimé et une demande d’arrêt d’urgence sont des événements différents. Plusieurs comportements sont possibles. Selon le circuit, le vérin peut poursuivre sa course sur son inertie, continuer à avancer sous l’effet d’une pression emprisonnée, se mettre à l’échappement, inverser son mouvement ou se déplacer sous l’effet de la gravité. Sa réponse dépend du symbole exact du distributeur, de la position imposée par les ressorts, de l’alimentation de pilotage, de l’orientation de la charge, du trajet d’échappement et des dispositifs mécaniques de maintien.
La force d’impact d’un arrêt d’urgence lors d’une perte d’alimentation est la réaction transitoire créée pendant la dissipation de l’énergie cinétique, pneumatique, gravitationnelle ou élastique restante. Les calculs préliminaires permettent de présélectionner une solution en fonction de l’énergie et de la force moyenne. Seule la réponse force-temps de l’installation détermine le pic.
Voilà la limite du calcul.
Points essentiels
- L’ISO 13850:2015 considère l’arrêt d’urgence comme une fonction définie de la machine, et non comme un synonyme de perte d’alimentation.
- L’énergie divisée par la distance d’arrêt donne une force moyenne, et non le pic transmis à la machine.
- Validez la masse, la vitesse, la pression, l’état du distributeur, la charge gravitaire, la distance d’arrêt et le comportement au redémarrage dans les conditions plausibles les plus défavorables.
Que signifie réellement une perte d’alimentation pour un axe pneumatique ?
Festo distingue au moins 6 réactions pneumatiques pertinentes, notamment l’arrêt sûr 1, l’arrêt sûr 2, l’arrêt et la fermeture sûrs, l’arrêt et le blocage sûrs, la suppression sûre du couple et l’arrêt de fonctionnement sûr. Leurs différences montrent pourquoi « couper l’énergie » ne constitue pas une spécification complète de l’état du vérin (Festo, sécurité pneumatique, consulté le 2026-07-23).
Commencez par nommer l’événement déclencheur. Une perte de l’alimentation de commande électrique peut mettre les électrovannes hors tension alors que l’air du réseau reste disponible. Une défaillance de la conduite d’alimentation supprime la pression en amont, mais laisse de l’air comprimé dans les volumes en aval. À l’inverse, une demande d’arrêt d’urgence est une entrée de sécurité volontaire dont la réponse exigée de la machine doit avoir été définie au préalable. Les défauts de composants constituent encore un autre cas.
| Événement déclencheur | Ce qui peut changer immédiatement | Énergie susceptible de subsister | Question à vérifier |
|---|---|---|---|
| Perte de l’alimentation électrique de commande | Les électrovannes reviennent en position de repos, restent encliquetées ou conservent leur dernier état mécanique | Pression d’alimentation, air emprisonné dans les chambres, énergie de la charge en mouvement, gravité | Quels orifices communiquent dans la position hors tension ? |
| Perte de l’alimentation en air comprimé | La pression d’entrée décroît en fonction du volume du système et des fuites | Pression des chambres, énergie de l’accumulateur, énergie de la charge en mouvement, gravité | L’étage pilote commute-t-il encore et par où l’air emprisonné peut-il s’échapper ? |
| Demande d’arrêt d’urgence | La logique de sécurité commande une réponse définie | Dépend de la fonction de sécurité conçue | L’axe doit-il être mis à l’échappement, maintenu, décéléré ou soumis à une combinaison de ces actions ? |
| Défaut du distributeur, d’un tuyau ou d’un capteur | Un canal ou un trajet d’écoulement peut réagir différemment de la commande | La pression peut persister d’un côté de l’actionneur | Quels défauts uniques peuvent empêcher la réponse exigée ? |
Il faut d’abord nommer l’événement.
Les distributeurs à cinq orifices et deux positions possèdent 5 orifices et 2 positions définies. Ils n’ont pas de position centrale. L’ajout d’une troisième position crée une configuration 5/3, mais « centre fermé » décrit toujours uniquement les liaisons du schéma. Cela ne prouve ni qu’une charge verticale sera maintenue, ni que les fuites sont acceptables, ni qu’un redémarrage dangereux est empêché. Utilisez le schéma et les données de sécurité du modèle exact, et non le nom de la famille. Consultez la comparaison des distributeurs 3/2 et 5/2 pour comprendre les symboles de base.
La position du distributeur constitue un élément de preuve, pas une conclusion.
Examinez ce qui peut se produire autour d’une position centrale nominalement fermée. Le tiroir peut n’atteindre le centre que tant que la pression de pilotage est disponible, un clapet antiretour en amont peut préserver cette alimentation de pilotage et un clapet en aval peut emprisonner des pressions différentes dans les deux chambres du vérin. La charge extérieure comprime alors une chambre pendant que l’autre fuit ou se détend. La position peut dériver même si le symbole ne montre aucun passage ouvert. Sur une autre machine, le blocage du mouvement pourrait maintenir une force de serrage dangereuse qui doit être relâchée avant l’accès. Aucun de ces comportements ne peut être classé à partir du seul symbole de la position centrale. L’analyse nécessite le circuit complet, les données du fabricant sur les fuites et la commutation, le sens de la charge, le mouvement autorisé, l’état de pression exigé et un essai sur l’installation couvrant le défaut pertinent.
La limite la plus utile n’oppose pas « alimentation présente » et « alimentation absente ». Elle distingue l’énergie maîtrisée de l’énergie capable de provoquer un mouvement dangereux. L’absence d’alimentation électrique ne signifie pas que l’énergie est isolée. L’air comprimé et la gravité peuvent encore déplacer l’axe, tandis qu’une pression ne peut être maintenue en toute sécurité que si une fonction de maintien validée empêche tout déplacement dangereux.
Calcul de l’énergie d’arrêt lors d’une perte d’alimentation
ACE énumère 5 données d’application fondamentales pour la plupart des calculs d’amortisseurs de choc industriels: la masse, la vitesse d’impact, la force motrice supplémentaire, le nombre d’événements par heure et le nombre d’amortisseurs montés en parallèle. Le fabricant vérifie ensuite séparément l’énergie par événement, l’énergie horaire et la masse effective (ACE Controls, consulté le 2026-07-23).
L’énergie est la grandeur de référence pour le dimensionnement.
Commencez par l’énergie cinétique de translation de chaque composant qui se déplace avec l’axe:
Ici, est l’énergie cinétique en joules, la masse mobile totale en kilogrammes et la vitesse immédiatement avant l’action d’arrêt, en mètres par seconde. Incluez le piston ou le chariot, l’outillage, les supports, le produit transporté et tout mécanisme dont le mouvement se répercute sur l’axe du vérin.
Si la poussée pneumatique, un ressort, une force de procédé ou une autre force motrice continue d’agir sur la distance d’arrêt, ajoutez son travail. Pour une force qui varie avec la position:
est le travail moteur, la force nette qui continue à entraîner la charge à la position , et la distance d’arrêt effective. Lorsqu’une approximation à force constante peut être justifiée, utilisez . Ne remplacez pas automatiquement cette force par la force théorique calculée à partir de l’alésage: la pression des chambres et la contre-pression d’échappement peuvent varier pendant tout l’événement.
Pour un axe linéaire incliné d’un angle par rapport à l’horizontale, la gravité contribue comme suit:
est positif lorsque la gravité entraîne la charge vers la butée et négatif lorsqu’elle s’oppose au mouvement. Utilisez et consignez le signe pour chaque sens de déplacement.
L’énergie de présélection pour un événement est:
L’air comprimé emprisonné peut ajouter ou retrancher du travail de manière non linéaire à mesure que les volumes et les pressions des chambres évoluent. Cet effet peut être important. Lorsqu’il l’est, utilisez un modèle pneumatique validé ou des mesures de pression en fonction de la position, plutôt qu’un « pourcentage de pression résiduelle » supposé.
Pour les arrêts répétés en production, vérifiez également la charge thermique:
est l’énergie horaire et le nombre d’arrêts par heure. Un dispositif réservé aux urgences et un amortisseur sollicité en continu peuvent présenter des limites de service différentes, même si l’énergie d’un impact est identique.
Pour une explication plus ciblée de l’énergie d’une charge en mouvement, consultez le guide de calcul de l’énergie cinétique. Pour la masse effective, le temps de retour, la température, le montage et le choix du modèle, utilisez le guide de dimensionnement des amortisseurs de choc externes.
Force moyenne, force maximale et distance d’arrêt
ACE utilise, pour ses amortisseurs industriels correctement réglés, une approximation propre au modèle de la force de réaction donnée par , et non la relation universelle . Ce coefficient du fabricant montre pourquoi la masse et la distance d’arrêt ne suffisent pas, à elles seules, à déterminer la force maximale exercée sur un vérin, un tampon, un support ou une butée rigide quelconque (ACE Controls, consulté le 2026-07-23).
La distance modifie la moyenne, pas la forme de la courbe.
La force moyenne équivalente en énergie est égale à l’énergie de l’événement divisée par la distance d’arrêt effective:
est la force moyenne sur la distance effective supposée . Ce résultat sert à comparer des concepts d’arrêt. Il ne tient pas compte de la forme de la courbe de décélération, de la reprise des jeux, de la raideur de contact, du frottement des joints, des vibrations du support, du rebond ni du point de mesure de la force.
Si l’historique réel de l’accélération est disponible, la masse mobile produit une force d’inertie:
Les efforts exercés sur un boulon, un guidage, une tige ou un élément de bâti particulier peuvent néanmoins différer, car la poussée pneumatique, la gravité, la géométrie de la transmission et la réponse dynamique locale agissent sur le même chemin. Utilisez un capteur de force, un accéléromètre, un capteur de pression ou un modèle dynamique validé adapté lorsqu’une limite structurelle de pic est déterminante.
Une force moyenne ne permet pas de valider un support.
Conservez deux limites sur la feuille de calcul. Traitez-les séparément. Utilisez la limite énergétique pour déterminer ce que le dispositif d’arrêt doit absorber. Suivez la limite structurelle pour repérer le trajet de la réaction et le composant qui nécessite une vérification de la charge maximale. Le respect de la première limite n’entraîne pas automatiquement celui de la seconde.
Exemple de calcul: que révèle une charge mobile de 30 kg ?
L’analyse par le travail et l’énergie n’a besoin que de la masse mesurée et de la vitesse d’impact pour établir l’énergie cinétique initiale, mais elle exige toujours un arrêt défini pour estimer la force moyenne. ACE traite donc la vitesse d’impact, la force motrice, la course et la cadence comme des données d’application distinctes, au lieu de les masquer dans un coefficient d’impact unique (ACE Controls, consulté le 2026-07-23).
Cet exemple est volontairement circonscrit.
Considérons un chariot horizontal avec les données mesurées ou spécifiées suivantes:
| Donnée | Valeur | Limite |
|---|---|---|
| Masse mobile totale, | 30 kg | Comprend le chariot, l’outillage et le produit |
| Vitesse avant l’arrêt, | 1.5 m/s | Mesurée à proximité de la butée |
| Travail de la gravité | 0 J | Axe horizontal |
| Travail moteur persistant | 0 J pour ce calcul de présélection | Suppose que l’entraînement ne pousse plus la charge |
Calculez l’énergie cinétique:
Comparons maintenant trois distances d’arrêt supposées. Il s’agit de comparaisons de concepts, et non de caractéristiques nominales de produits:
| Distance d’arrêt effective supposée | Force moyenne équivalente en énergie | Signification du résultat |
|---|---|---|
| Moyenne préliminaire pour un arrêt contrôlé utilisant toute la distance | ||
| Une distance plus courte augmente la moyenne alors que l’énergie reste inchangée | ||
| Moyenne de présélection pour un arrêt très court, et non prédiction de la force maximale |
Avec une distance d’arrêt de 5 mm, la moyenne est 8 fois supérieure à celle du cas à 40 mm, car la force varie en raison inverse de la distance selon ces hypothèses. Cela ne prouve pas que la machine subira un pic de 6 750 N. Un contact rigide peut produire un pic de courte durée plus élevé, tandis qu’un amortisseur réglé possède sa propre courbe de réaction et ses propres limites catalogue.
Si le vérin continue à pousser avec 600 N sur une distance d’arrêt de 25 mm, il ajoute:
L’addition des deux termes donne 48.75 J, et la moyenne correspondante sur 25 mm atteint 1 950 N. C’est pourquoi un essai de perte d’alimentation doit déterminer si la poussée disparaît réellement, décroît, s’inverse ou reste emprisonnée pendant l’intervalle d’arrêt.
Pour approfondir la distinction entre la force moyenne et la force maximale en fin de course, consultez le guide des forces de fin de course.
Quelle stratégie d’arrêt correspond au danger ?
L’ISO 12100:2010 fournit la méthode d’appréciation et de réduction des risques liés aux machines, tandis que l’ISO 13849-1:2023 définit une méthode de conception des fonctions de commande relatives à la sécurité dans les technologies électriques, hydrauliques, pneumatiques, mécaniques et logicielles. Aucune de ces normes n’impose un agencement universel de distributeurs pour tous les vérins (ISO 12100, 2010; ISO 13849-1, 2023).
Définissez l’événement dangereux et l’état exigé avant de choisir les composants. « Arrêter le vérin en toute sécurité » est trop vague. Précisez plutôt le déclencheur, le sens du mouvement, la course maximale autorisée, le temps d’arrêt, l’état final de pression ou de maintien, la réponse à un défaut pertinent et le comportement de réarmement.
| Situation dangereuse | Concept de réponse possible | Points à vérifier |
|---|---|---|
| Un chariot horizontal peut heurter une personne | Décélération contrôlée suivie d’une mise à l’échappement ou d’un blocage | Temps d’arrêt, course, force ou vitesse au niveau du danger et inhibition du redémarrage |
| Une charge verticale peut tomber lorsque la pression est supprimée | Arrêt contrôlé associé à un frein, un bloqueur de tige ou un support mécanique validé | Capacité de maintien, position d’engagement, comportement du diagnostic, fuites et dérive de la charge |
| La pression emprisonnée constitue elle-même un danger | Arrêter d’abord le mouvement, puis mettre la zone définie à l’échappement et surveiller la pression | Pression résiduelle, temps de mise à l’échappement, restrictions des silencieux et conditions d’accès |
| Le produit doit rester serré après un arrêt | Maintenir la pression uniquement lorsque l’appréciation du risque l’autorise | Baisse de pression, fuite des clapets antiretour, retenue indépendante et réponse aux défauts |
| L’énergie de mouvement emmagasinée dépasse la capacité de l’amortissement du vérin | Ajouter un amortisseur externe correctement dimensionné ou un autre dispositif d’arrêt contrôlé | Énergie par événement, énergie horaire, masse effective, vitesse, course, force de réaction et montage |
Le danger détermine la fonction.
Les fonctions diffèrent. Les définitions de Festo illustrent les logiques disponibles. SS1 ralentit l’actionneur, puis réduit la pression dans les chambres. SS2 le ralentit et maintient la pression afin de conserver l’état arrêté. SSC ferme un trajet d’énergie et utilise l’énergie emmagasinée pour atteindre l’arrêt, tandis que SSB associe l’arrêt au blocage. Ces descriptions ne prouvent pas qu’un distributeur ordinaire permette d’atteindre le niveau de performance requis.
Pour les axes verticaux, consultez le guide de sécurité des bloqueurs de tige. Pour une chaîne de commande complète relative à la sécurité, utilisez le guide des circuits de sécurité pneumatiques selon l’ISO 13849.
Comment vérifier l’arrêt d’urgence installé ?
L’ISO 13849-1:2023 s’applique à l’intégration de la fonction de commande complète relative à la sécurité et précise qu’elle ne prescrit ni la fonction de sécurité requise ni le PLr d’une machine particulière. La vérification doit donc couvrir l’entrée, la logique, la sortie pneumatique, l’actionneur, la charge et la réaction mécanique de l’installation, et non le seul certificat d’un distributeur (ISO 13849-1, 2023).
Les limites d’acceptation doivent figurer dans le plan d’essai.
Établissez une matrice d’essais avant de modifier le matériel. Incluez les charges utiles la plus lourde et la plus légère, la vitesse d’approche plausible la plus élevée, les deux sens de déplacement, les pressions maximale et minimale, les températures normale et défavorable, les défauts pertinents de distributeur ou de capteur et chaque mode de perte d’énergie recensé dans l’appréciation du risque.
Mesurez les grandeurs qui permettent de répondre à l’exigence de sécurité:
- Vitesse avant la demande: enregistrez la vitesse à l’endroit où l’arrêt commence, et pas seulement la vitesse moyenne de la course. Utilisez une fréquence d’échantillonnage suffisante pour ne pas lisser l’approche finale.
- Temps et distance d’arrêt: effectuez la mesure à partir de la demande de sécurité et, séparément, à partir du changement de la sortie pneumatique.
- Pression aux deux orifices du vérin: observez si la poussée persiste, s’inverse ou décroît pendant l’arrêt. Synchronisez les deux voies de pression avec la position afin de relier le travail pneumatique au mouvement.
- Accélération ou force de réaction: utilisez une bande passante d’échantillonnage suffisante pour saisir le transitoire lorsque la charge maximale est déterminante.
- Position finale et dérive: observez le rebond, la stabilisation, les mouvements dus aux fuites, les mouvements dus à la gravité et l’état obtenu après le maintien de la machine à l’arrêt pendant la durée spécifiée.
- Pression résiduelle: confirmez l’état de pression avant l’accès ou la maintenance, y compris dans toute branche isolée que le manomètre principal ne surveille pas.
- Réarmement et redémarrage: vérifiez que le rétablissement de l’électricité ou de l’air ne déclenche aucun mouvement dangereux.
D’après notre expérience de l’examen des applications, le moyen le plus rapide de mettre en évidence un concept d’arrêt insuffisant consiste à placer le schéma du circuit à côté de courbes synchronisées de la position, des pressions dans les deux chambres et de la commande de sécurité. Les schémas de circuit prédisent l’état recherché. Les courbes synchronisées montrent si les temps de commutation réels du distributeur, les restrictions, les fuites et la mécanique le produisent effectivement.
Testez la défaillance, pas seulement la commande.
Pendant la vérification, alignez toutes les courbes sur une base de temps commune et conservez la fréquence d’échantillonnage brute. Repérez la transition de l’entrée de sécurité, la transition de la sortie logique, l’indication de l’état du distributeur, le début de la décélération, l’immobilisation et toute dérive ultérieure. Comparez ces instants à la limite de réponse définie. Examinez ensuite la pression en fonction de la position, car une baisse de la pression à un orifice ne prouve pas que la force a disparu si la chambre opposée ou la gravité continue à entraîner la charge. Répétez l’essai jusqu’à ce que la variation normale soit comprise, sans transformer pour autant un petit échantillon en promesse statistique universelle. Le procès-verbal de réception doit préciser la charge utile, la recette, le réglage du régulateur, la température, les versions des composants, les plages des capteurs, les paramètres d’échantillonnage et les moyens de retenue utilisés pendant l’essai, afin qu’un autre ingénieur puisse reproduire le résultat après une intervention de maintenance.
Ne provoquez pas de défauts sur une machine de production non protégée. Planifiez les essais. Les essais de défaillance exigent un accès protégé, des charges retenues, une instrumentation adaptée et un ingénieur responsable de la sécurité des machines. Consignez les modèles et les réglages exacts des composants afin que les équipes de maintenance puissent répéter l’essai de réception après une modification.
Quels raccourcis conduisent à une mauvaise conception de l’arrêt d’urgence ?
L’ISO 4414:2010 traite des phénomènes dangereux significatifs sur l’ensemble de la conception, de la construction, de la modification, de l’installation, du réglage, de l’exploitation et de la maintenance des systèmes pneumatiques. Ce périmètre de cycle de vie dépasse la simple sélection d’un distributeur ou la multiplication d’une force calculée par une marge générique (ISO 4414, 2010).
Les raccourcis échouent aux interfaces.
C’est aux interfaces que des hypothèses plausibles sur les composants se transforment en comportement dangereux de la machine. Vérifiez chaque transmission. Un distributeur peut commuter dans le délai indiqué dans son catalogue, alors qu’une longue tuyauterie retarde la réponse de la chambre. Un bloqueur de tige peut retenir sa charge axiale nominale, tandis qu’un montage souple introduit un effort transversal. Un pressostat peut indiquer que le collecteur a été mis à l’échappement alors qu’un volume isolé de l’actionneur reste sous pression. Un amortisseur de choc peut respecter sa limite en joules par événement, mais surchauffer à la cadence réelle ou transmettre la réaction à un support sous-dimensionné. Analysez la logique électrique, le débit pneumatique, la mécanique de l’actionneur, le matériel d’arrêt externe, la structure, la détection et l’accès de l’opérateur comme une seule chaîne. Les preuves de réception doivent suivre tout le trajet de l’énergie et ne pas s’arrêter à la frontière du composant acheté.
Évitez les raccourcis suivants:
| Raccourci | Pourquoi il échoue | Meilleure pratique d’ingénierie |
|---|---|---|
| « Tous les orifices sont fermés, donc le système est sûr » | La compressibilité de l’air, les fuites, la gravité et les forces extérieures peuvent encore déplacer l’axe | Définir le mouvement autorisé et vérifier la pression, la dérive et le comportement de maintien |
| « Mettre les deux chambres à l’échappement est toujours la solution la plus sûre » | Une charge verticale ou motrice peut tomber ou accélérer lorsque la pression de soutien disparaît | Prévoir une mesure de maintien ou de blocage validée en fonction du danger |
| « Une marge de 40% transforme la force moyenne en force maximale » | Un coefficient arbitraire ne peut pas reconstruire la courbe force-temps | Mesurer la réponse maximale ou utiliser les données de réaction du fabricant et un modèle validé |
| « Un montage souple réduit l’impact » | Une flexion non maîtrisée du bâti modifie l’alignement et transfère des charges incertaines ailleurs | Utiliser un absorbeur d’énergie dimensionné sur un chemin de charge vérifié structurellement |
| « Un onduleur garantit un arrêt contrôlé » | Une alimentation secourue n’est utile que si la fonction de sécurité, les diagnostics, les modes de défaillance et la capacité sont validés | Traiter la source d’énergie comme un sous-système de la fonction de sécurité complète |
| « L’amortissement du vérin gère toutes les coupures » | Les performances d’amortissement dépendent de la vitesse d’entrée, de la pression, du trajet d’échappement, du réglage et des caractéristiques exactes du vérin | Comparer l’énergie d’arrêt la plus défavorable aux données d’amortissement propres au modèle et la soumettre à un essai |
| « Un distributeur de sécurité rend la machine conforme » | La performance de sécurité obtenue appartient à la fonction complète | Valider ensemble l’entrée, la logique, la sortie, la réponse de l’actionneur, les diagnostics et les défauts |
Les amortissements pneumatiques internes restent utiles pour la décélération courante en fin de course. Leur présence ne prouve pas le comportement lors d’un arrêt anormal. Consultez le guide de l’amortissement pneumatique à grande vitesse pour comprendre pourquoi la vitesse d’entrée dans la zone d’amortissement et le trajet d’échappement réel doivent être vérifiés.
Liste de contrôle pour la validation de l’arrêt d’urgence
L’ISO 13850:2015 définit les exigences fonctionnelles de la fonction d’arrêt d’urgence, mais ne fournit pas à elle seule la conception du freinage, de la protection, du sectionnement ou de la limitation de mouvement. Associez ses exigences fonctionnelles à l’appréciation du risque de la machine, aux règles de sécurité pneumatique et à la validation du système de commande adaptées à l’application (ISO 13850, 2015).
La maîtrise de la configuration boucle la démarche.
Avant de libérer la machine, vérifiez que le dossier contient:
| Enregistrement requis | Preuve d’acceptation |
|---|---|
| Événements déclencheurs | Définitions distinctes de la perte d’alimentation électrique, de la perte d’alimentation en air, de la demande d’arrêt d’urgence et des défauts de composants pertinents |
| État sûr | État exigé de la pression, du mouvement, du maintien et de l’accès pour chaque axe ou zone dangereux |
| Identification du circuit | Symboles exacts des distributeurs, positions hors tension, sources de pilotage, clapets, restrictions et trajets d’échappement |
| Données de mouvement | Masse mobile totale et vitesse mesurée immédiatement avant l’arrêt |
| Feuille de calcul de l’énergie | Termes cinétique, moteur et gravitationnel, avec unités, directions, sources et hypothèses |
| Limites des dispositifs | Données du modèle exact d’amortissement, de tampon, de frein, de bloqueur ou d’amortisseur pour le service installé |
| Limite structurelle | Chemin de charge et preuves mesurées ou validées de la charge maximale lorsque cela est requis |
| Essai d’arrêt | Temps, distance, pression des chambres, rebond, position finale, dérive et répétabilité |
| Réponse aux défauts | Comportement en cas de défaut unique pertinent, temps de diagnostic et preuve de la performance de sécurité obtenue |
| Commande de redémarrage | Réarmement volontaire, prévention d’un redémarrage intempestif et critères définis de nouvel essai après modification |
Recalculez et refaites les essais lorsque la charge utile, la vitesse, la pression, la tuyauterie, le distributeur, le vérin, l’amortisseur, le montage, la temporisation de l’automate ou la géométrie de la machine changent. Sans maîtrise de la configuration, la feuille de calcul perd sa fiabilité dès que l’arrêt installé diffère de celui qui a été consigné.
FAQ sur l’arrêt d’urgence en cas de perte d’alimentation: que doivent vérifier les ingénieurs ?
ACE utilise au moins 5 données d’application avant de sélectionner un amortisseur de choc industriel, et l’ISO 13849-1:2023 évalue une fonction de commande complète relative à la sécurité plutôt qu’un composant isolé. Ces questions permettent de distinguer les calculs énergétiques préliminaires de l’analyse de l’état du distributeur, de la vérification structurelle et des essais sur la machine installée (ACE Controls, consulté le 2026-07-23; ISO 13849-1, 2023).
Un vérin pneumatique perd-il immédiatement toute sa force en cas de coupure de l’alimentation électrique ?
Non. Une coupure de l’alimentation électrique peut modifier la position d’une électrovanne tandis que la pression d’alimentation et la pression emprisonnée dans les chambres subsistent. Le mouvement qui en résulte dépend des 2 ou 3 positions du distributeur, du rappel par ressort, de la source de pilotage, des raccordements des orifices, des clapets antiretour, des fuites et de la charge. Mesurez la pression dans les deux chambres ainsi que le mouvement pendant l’essai de défaillance défini.
L’énergie divisée par la distance d’arrêt donne-t-elle la force d’impact maximale ?
Non. L’énergie divisée par la distance d’arrêt effective donne une force moyenne équivalente en énergie, selon les hypothèses retenues. La force maximale dépend de la courbe force-temps et du chemin de transmission des efforts. Dans l’exemple de 30 kg, 5 mm donnent une moyenne de 6 750 N, et non un pic vérifié.
Un arrêt sur perte d’alimentation doit-il mettre le vérin à l’échappement ou emprisonner la pression ?
Aucune de ces réponses n’est universellement correcte. Tout dépend du danger. Festo distingue SS1, qui dépressurise après l’arrêt, de SS2, qui maintient la pression après l’arrêt. Les charges verticales peuvent nécessiter un blocage, tandis que la pression emprisonnée peut constituer le danger sur une autre machine. Choisissez la réponse à partir de l’appréciation du risque et vérifiez le circuit installé.
Quand faut-il utiliser un amortisseur de choc externe ?
Utilisez un amortisseur externe lorsque l’amortissement du vérin ou l’autre dispositif d’arrêt retenu ne peut pas accepter l’énergie, la vitesse, la masse effective ou la cadence plausibles de l’événement. La sélection ne se limite pas aux joules. ACE vérifie l’énergie par événement, l’énergie horaire, la masse effective, la course et la vitesse d’impact, puis le montage et le comportement sur la machine installée.
Quelles mesures doivent figurer dans un essai de réception de l’arrêt d’urgence ?
Enregistrez au moins 7 groupes de résultats: vitesse avant la demande, temps d’arrêt, distance d’arrêt, pression dans les deux chambres, accélération ou force de réaction si nécessaire, position finale ou dérive, et comportement au redémarrage. Testez les configurations plausibles les plus défavorables et les défauts pertinents. Comparez chaque résultat à une limite écrite de la fonction de sécurité, et non à une appréciation subjective de la « douceur de l’arrêt ».
Sources et références techniques
ISO 13850:2015, Fonction d’arrêt d’urgence et principes de conception indépendants du type d’énergie
ISO 12100:2010, Méthode d’appréciation et de réduction des risques liés aux machines
Festo, Sous-fonctions de sécurité pneumatique, notamment SS1, SS2, SSC, SSB, STO et SOS