Mesurez le jeu angulaire au niveau de la sortie entraînée, approchez la même position cible dans les deux sens et appliquez un couple d’inversion défini, sous une pression et une charge maîtrisées. L’écart angulaire entre les deux positions en appui correspond au mouvement perdu directionnel du système. Il est souvent possible de le réduire, mais n’annoncez pas un jeu nul tant que l’actionneur complet, la liaison d’arbre, le montage et la charge n’ont pas réussi un essai de réception bidirectionnel.
Cette distinction est importante, car la valeur catalogue d’un actionneur n’intègre pas toutes les sources de mouvement de la machine installée. Une clavette desserrée, un support flexible, un roulement usé, une butée interne, une pression d’air variable et un capteur monté en amont de la charge peuvent tous déplacer la position finale de l’outil lors d’une inversion de sens. D’après notre expérience de l’examen d’applications pneumatiques, le résultat mesuré à la sortie installée doit donc guider la décision; une valeur interne à l’actionneur ne représente qu’une partie du budget d’erreur.
Points clés
- Avant l’essai, précisez si vous devez mesurer le jeu de l’arbre, la répétabilité en butée ou l’erreur d’inversion du système sous charge.
- Mesurez à la sortie ou au repère du procédé, avec la même pression, la même charge, le même sens et le même couple que lors de l’essai de réception.
- Convertissez le déplacement tangentiel du comparateur en angle à partir du rayon réel de mesure.
- Distinguez le jeu de la déformation élastique avant de choisir une correction mécanique ou une compensation de commande.
- Vérifiez la réparation dans les deux sens; un logiciel ne peut pas compenser une mécanique desserrée ou instable.
Si vous devez d’abord comparer les mécanismes à palette, à simple crémaillère et à double crémaillère, consultez le guide de fonctionnement des actionneurs rotatifs pneumatiques. Le présent article part d’un actionneur déjà installé ou sélectionné et se concentre sur la mesure et la correction.
Que signifie réellement le jeu angulaire ?
Le jeu angulaire est le mouvement angulaire perdu observé après l’inversion de l’entrée, avant que la sortie ne soit chargée positivement dans le sens opposé. Dans un actionneur à pignon-crémaillère, le jeu entre les dents constitue l’une des sources possibles. La machine installée peut ajouter du jeu au niveau de la clavette, des cannelures, de l’accouplement, du roulement, de la face de montage, du plateau d’indexage ou du dispositif de maintien de la pièce.
N’utilisez pas le terme « jeu » pour désigner indistinctement toutes les erreurs de position:
| Terme | Ce qu’il décrit | Comment le reconnaître |
|---|---|---|
| Jeu ou mouvement perdu | Déplacement de sortie nécessaire pour rattraper les espaces libres après une inversion | Zone morte dépendant du sens autour de l’inversion |
| Déformation élastique | Déflexion qui augmente avec le couple appliqué | La position varie progressivement à mesure que le couple augmente |
| Répétabilité | Dispersion obtenue lorsque la même cible est approchée plusieurs fois dans les mêmes conditions | Variation entre des cycles répétés depuis un seul sens |
| Exactitude | Écart entre la position de sortie mesurée et la position commandée ou nominale | Décalage constant par rapport à la cible |
| Résolution | Plus petit incrément qu’un capteur ou un contrôleur peut indiquer | Pas numérique, sans preuve de la position de la charge |
| Stabilité en butée | Capacité à s’appuyer sur la même butée mécanique sous pression | Dépend de la rigidité de la butée, de l’impact, de la pression et de la charge |
Cette terminologie évite une erreur de diagnostic courante. Si la position évolue progressivement quand le couple d’inversion augmente, le problème ne se limite pas à un espace entre les dents; la torsion de l’arbre, la flexion du support, la déformation des roulements ou le mouvement de la charge peuvent être prépondérants. Si le codeur est répétable mais pas l’outil, le capteur peut se trouver en amont de l’interface desserrée. Le guide d’intégration des capteurs de retour explique pourquoi la résolution du capteur et l’exactitude de la machine sont deux spécifications différentes.
L’architecture du produit modifie également le résultat. SMC indique que la sortie de sa série CRA1 à simple crémaillère peut présenter un jeu en fin de rotation et recommande une butée externe lorsque l’application l’exige. Pour ses modèles CRQ et MSQ à double piston, un piston peut continuer à charger le pignon après que l’autre a atteint la butée, ce qui absorbe le jeu en position finale; SMC précise aussi que, dans cet état, le couple de maintien correspond à la moitié du couple effectif (FAQ SMC sur les actionneurs rotatifs, consultée le 17/07/2026). Il s’agit d’un comportement propre à certains modèles en position finale, et non d’une affirmation selon laquelle chaque actionneur à double crémaillère serait exempt de jeu sur toute sa course.
Définissez la mesure avant d’intervenir sur l’actionneur
Un résultat exploitable nécessite un mesurande écrit, c’est-à-dire la grandeur exacte que l’essai doit déterminer. Choisissez l’une des mesures suivantes avant de construire le montage:
- Jeu de l’arbre hors pression: contrôle de maintenance du jeu mécanique après élimination sûre des énergies accumulées.
- Mouvement en position finale sous pression: mouvement de la sortie autour d’une butée interne ou externe, à une pression et un couple spécifiés.
- Erreur d’inversion du système installé: variation au repère du procédé lorsque la machine approche la même cible dans le sens horaire puis antihoraire.
- Performances de positionnement bidirectionnel: mesures répétées de position sur plusieurs cibles réparties sur l’angle de travail.
La troisième mesure est généralement la plus utile pour les équipements d’assemblage et de contrôle, car elle englobe les interfaces qui influencent la pièce. La première aide à isoler l’usure, mais ne suffit pas à prédire l’exactitude du procédé sous charge.
Consignez les conditions d’essai avec le résultat:
| Condition d’essai | Informations à documenter |
|---|---|
| Position cible | Butée de fin de course, angle intermédiaire ou plusieurs positions réparties sur la course |
| Pression | Pression réelle à l’entrée de l’actionneur pendant l’appui ou le mouvement |
| Charge | Masse fixée, centre de gravité, couple externe et état du montage |
| Couple d’inversion | Valeur, sens, point d’application et temps de maintien |
| Vitesse | Vitesse d’approche et réglage du régulateur de débit |
| Température | État thermique de la machine et température ambiante après échauffement |
| Chaîne de mesure | Type de capteur, résolution, rayon de montage et état d’étalonnage |
| Répétitions | Nombre d’approches dans les sens horaire et antihoraire |
La norme ISO 230-2 utilise des mesures directes répétées à chaque position pour évaluer l’exactitude et la répétabilité du positionnement, dans les deux sens, des axes linéaires et rotatifs à commande numérique. Un indexeur pneumatique n’est pas automatiquement un axe de machine relevant de l’ISO 230-2, mais la même rigueur — positions définies, mesures répétées, deux sens d’approche et incertitude déclarée — fournit une base solide pour une méthode de réception (ISO 230-2:2014, consultée le 17/07/2026).
N’appliquez pas de couple à la main sur un mécanisme de production sous énergie. N’effectuez les essais sous pression que dans un mode d’essai protégé et selon une procédure approuvée. Pour l’isolement mécanique, mettez l’énergie pneumatique accumulée à l’échappement, empêchez tout redémarrage, soutenez les charges soumises à la gravité et respectez les exigences de consignation et de maîtrise des risques de la machine.
Comment mesurer le jeu avec un comparateur à cadran ?
Un comparateur à cadran permet une mesure pratique sur site lorsque le déplacement tangentiel attendu est suffisamment grand pour être résolu par l’instrument et son montage. Fixez un bras d’essai rigide sur la sortie, placez la touche du comparateur tangentiellement au bras, à un rayon mesuré, puis utilisez une clé dynamométrique ou une force étalonnée appliquée sur un bras de levier connu afin d’exercer le même couple dans les deux sens.
Suivez cette séquence:
- Repérez la sortie, le corps de l’actionneur, le rayon du bras d’essai et le sens positif.
- Amenez l’axe à la position cible depuis le sens horaire, à la faible vitesse d’approche spécifiée.
- Appliquez le couple d’appui horaire défini et relevez le comparateur après le temps de maintien.
- Revenez sur la même cible dans l’autre sens, appliquez un couple antihoraire de même valeur et relevez la seconde mesure.
- Répétez plusieurs fois la paire de mesures sans déplacer le montage ni le comparateur.
- Réalisez le même essai à d’autres angles de travail si l’application utilise des positions intermédiaires.
- Indiquez l’écart directionnel moyen et la dispersion, et pas uniquement le résultat le plus faible.
Pour un déplacement tangentiel d mesuré au rayon r:
Mouvement angulaire perdu en radians; calcul: atan(d / r)
Pour les petits angles: l’angle en radians est approximativement égal à d / r
Angle en degrés = atan(d / r) x 180 / pi
Angle en minutes d’arc = angle en degrés x 60Supposons que le comparateur se déplace de 0,26 mm entre deux couples d’appui égaux, horaire et antihoraire, appliqués à un rayon de 100 mm:
calcul de θ: atan(0,26 / 100) x 180 / pi
angle = 0,149 degré, soit environ 8,9 minutes d’arcNommez ce résultat mouvement perdu du système au couple d’inversion indiqué, sauf si un essai d’isolement distinct démontre qu’il provient exclusivement de l’engrenage de l’actionneur. Le montage, l’arbre de sortie, l’accouplement et le bras d’essai font tous partie de la boucle de mesure.
La résolution du comparateur doit être choisie en fonction de l’erreur angulaire admissible et du rayon disponible. À un rayon de 100 mm, un angle de 0,02 degré ne produit qu’environ 0,035 mm de déplacement tangentiel. Une base magnétique desserrée ou un bras flexible peut donc consommer la totalité du budget de mesure. Augmentez le rayon lorsque l’espace et la rigidité le permettent, utilisez un support rigide et contrôlez le montage en appliquant un couple sans franchir la zone de jeu suspectée.
Quand faut-il utiliser un codeur de sortie ou un système laser ?
Utilisez un codeur côté sortie lorsque vous avez besoin de données angulaires continues, de mesures sur de nombreuses positions ou d’une corrélation avec les commandes de distributeur et la pression. Un codeur monté sur l’entrée de l’actionneur ou sur le moteur du contrôleur ne détecte pas le mouvement perdu en aval de ce capteur. Enregistrez séparément les approches horaires et antihoraires, puis comparez l’angle mesuré de la charge pour des commandes et des conditions identiques.
La résolution du codeur est le plus petit incrément angulaire que l’appareil peut indiquer; elle ne constitue pas l’exactitude de l’axe installé. Vérifiez l’exactitude du codeur, l’excentricité de montage, la rigidité de l’accouplement, l’erreur d’interpolation, la synchronisation de l’acquisition des données et l’alignement entre le repère du codeur et celui du procédé. Des chercheurs du NIST ont montré, dans le domaine de la métrologie angulaire de précision, que l’installation d’un codeur peut modifier ses performances par rapport aux données d’étalonnage du fabricant; un contrôle in situ côté sortie reste donc important (caractérisation d’une platine angulaire par le NIST, consultée le 17/07/2026). Pour un axe pneumatique en boucle fermée, vérifiez également que le distributeur proportionnel et le contrôleur peuvent corriger l’erreur mesurée; consultez le guide du positionnement servopneumatique pour comprendre cette limite de commande.
Un système laser d’étalonnage d’axe rotatif se justifie lorsque la tolérance et la traçabilité exigées dépassent les possibilités d’un comparateur d’atelier ou d’un codeur installé. Le XR20 de Renishaw fonctionne avec ses systèmes laser XL-80 ou XM-60 et utilise un codeur de haute exactitude ainsi qu’un rétroréflecteur angulaire pour étalonner les axes rotatifs. Le fabricant spécifie une vérification du système à ±1 seconde d’arc, mais il s’agit de la capacité du système d’étalonnage dans son montage défini, et non de l’exactitude qu’un actionneur pneumatique atteindra après étalonnage (Renishaw XR20, consulté le 17/07/2026).
Comment distinguer le jeu de la déformation élastique ?
Tracez l’angle de sortie en fonction du couple appliqué pendant une inversion lente du sens horaire vers le sens antihoraire. Une zone presque horizontale, dans laquelle le couple change sans que la sortie se soit appuyée positivement sur le flanc opposé, indique un jeu ou un mouvement perdu. Les zones inclinées après l’engagement révèlent la déformation en torsion. Un glissement apparaît comme un changement de position brutal et non répétable; le frottement statique peut provoquer un saut au démarrage ressemblant à du jeu, sauf si l’essai est répété à plusieurs niveaux de couple.
Raccourcissez ensuite la chaîne mécanique, une interface à la fois:
| Essai d’isolement | Si le mouvement mesuré diminue | Cause probable |
|---|---|---|
| Mesurer l’arbre de l’actionneur plutôt que le plateau de charge | L’erreur disparaît en aval | Accouplement, clavette, support, montage ou roulement de charge |
| Retirer l’accouplement et contrôler le jeu de l’arbre en sécurité | L’erreur reste présente à la sortie de l’actionneur | Engrenage interne, roulement, arbre ou mécanisme de butée |
| Répéter à deux couples d’inversion | L’erreur augmente surtout avec le couple | Déformation élastique, glissement du serrage, torsion de l’arbre ou déflexion du roulement |
| Répéter à deux pressions maîtrisées | La position finale varie avec la pression | Appui sur la butée, précharge pneumatique, frottement des joints ou équilibrage de la charge |
| Comparer plusieurs positions angulaires | L’erreur est localisée | Usure des dents, secteur endommagé ou charge du montage dépendant de la position |
| Approcher la même cible dans un seul sens | La dispersion s’améliore, mais l’erreur bidirectionnelle subsiste | Le jeu est masqué, pas supprimé |
Inspectez les interfaces simples avant de remplacer l’actionneur. Vérifiez l’ajustement de la clavette et de sa rainure, le couple du moyeu fendu, l’engagement des cannelures, la précharge des fixations, la planéité du support, l’alignement de l’arbre, le support des roulements, les butées externes et le respect des limites publiées de charge radiale ou axiale sur l’arbre. Un accouplement qui accepte un défaut d’alignement n’est pas automatiquement sans jeu; ses articulations ou son élastomère peuvent introduire du jeu ou un enroulement en torsion.
Adaptez la correction à la cause racine mesurée
La meilleure correction élimine le mécanisme mesuré sans créer un problème plus important de couple, d’usure ou de sécurité.
Réparez la liaison de sortie et soutenez la charge
Remplacez les clavettes, moyeux, axes ou cannelures endommagés; corrigez la précharge du serrage et des fixations; alignez l’arbre; ajoutez un roulement externe lorsque la sortie de l’actionneur ne doit pas reprendre la charge en porte-à-faux de la machine. Vérifiez à nouveau la charge radiale, la charge axiale et le moment admissibles indiqués par le fabricant. Serrer une liaison usée au-delà de son couple nominal ne constitue pas une réparation.
Utilisez une butée positive ou un dispositif de serrage pour les positions finales critiques
Lorsque le procédé n’exige de la précision qu’à une ou deux positions finales, une butée externe rigide peut établir le repère du procédé en dehors du jeu d’engrènement. Transmettez la charge de butée à une structure conçue pour la reprendre, maîtrisez l’énergie d’impact et confirmez que l’actionneur conserve le couple d’appui requis. Un serrage ou un verrouillage mécanique peut être plus approprié si la position doit résister à une perturbation externe ou rester sûre en cas de perte d’air.
Le manuel d’utilisation SMC CRA1 montre pourquoi le détail du modèle est important: la plupart des tailles CRA1 répertoriées spécifient un jeu inférieur ou égal à 1 degré, tandis que la taille 30 est indiquée comme exempte de jeu sous pression grâce à la présence d’une butée (manuel d’utilisation SMC CRA1, consulté le 17/07/2026). Utilisez le manuel du modèle exact et les conditions d’essai correspondantes au lieu d’étendre cette exception à d’autres tailles.
Sélectionnez une architecture antijeu ou préchargée
La précharge maintient les surfaces en contact afin que l’inversion de sens ne doive pas d’abord franchir un jeu non chargé. Les solutions comprennent notamment des crémaillères opposées, des patins de crémaillère rappelés par ressort, des pignons fendus, des roulements préchargés et des configurations à double piston propres à certains modèles. L’option antijeu XR de Parker utilise par exemple un ressort et un patin pour plaquer la crémaillère contre le pignon; le même catalogue précise que cette option augmente la pression de démarrage d’une valeur qui varie selon la taille de l’actionneur (catalogue Parker série XR, consulté le 17/07/2026).
La précharge constitue donc un compromis, pas une correction gratuite. Elle peut accroître le frottement, la pression de démarrage, l’échauffement et l’usure, ou réduire le couple de maintien utilisable. Recalculez le couple à la pression minimale en mouvement et répétez les contrôles de dimensionnement de l’actionneur rotatif après toute modification du dispositif de précharge ou du type d’actionneur.
N’utilisez une approche finale dans un seul sens que si le procédé le permet
Approcher chaque cible dans le même sens maintient les mêmes flancs de denture et interfaces sous charge. Cette stratégie peut améliorer une séquence d’indexage unidirectionnelle, mais elle allonge le déplacement et le temps de cycle, et ne protège pas contre un couple externe qui inverse la charge après l’appui. Documentez-la comme une stratégie de mouvement, et non comme la preuve que le jeu a été éliminé.
N’appliquez une compensation électronique qu’à une erreur résiduelle stable
Un contrôleur peut ajouter un décalage dépendant du sens ou utiliser un retour de position en sortie pour corriger une erreur d’inversion répétable. Établissez la carte de compensation à des positions, charges, pressions, vitesses et températures représentatives, puis validez-la au moyen d’une mesure indépendante en sortie. Ne compensez pas un accouplement desserré, un glissement intermittent, une usure progressive ou une butée dépendant de la pression: l’erreur ne restera pas égale à la correction mémorisée.
Si l’application exige un positionnement intermédiaire précis avec des inversions fréquentes, une rigidité élevée sous un couple variable ou un maintien fiable sans air, une architecture servopneumatique peut malgré tout être inadaptée. Comparez une table rotative de précision conçue à cet effet ou une solution électrique à entraînement direct ou servomoteur avec le système pneumatique complet, plutôt que d’ajouter des couches de compensation à une mécanique instable.
Comment définir une limite de réception défendable ?
Partez de la caractéristique du procédé, et non d’une tolérance générique de l’actionneur. Convertissez l’erreur tangentielle admissible au rayon de l’outil en budget angulaire, puis affectez une partie de ce budget à l’actionneur et le reste à l’accouplement, au montage, aux roulements, au capteur, aux variations thermiques et à l’incertitude de mesure.
Angle admissible du système = atan(erreur tangentielle admissible / rayon du procédé)Par exemple, un outil autorisé à se déplacer de 0,20 mm à un rayon de 300 mm dispose d’une tolérance angulaire totale d’environ 0,038 degré. L’actionneur ne peut pas la consommer entièrement si le support, le montage, la détection et la chaîne de mesure contribuent également à l’erreur. Utilisez le plan de la machine, l’exigence de capabilité du procédé ou une analyse des risques validée pour répartir ce budget; n’importez pas une tolérance provenant d’un tableau destiné à un autre secteur.
Un procès-verbal de réception doit comprendre:
- modèle de l’actionneur et numéro de série ou d’équipement;
- configuration de l’arbre, de la clavette, de l’accouplement, de la butée et du montage;
- pression d’entrée minimale pendant l’essai;
- charge, orientation, vitesse d’approche et couple d’inversion;
- rayon de mesure, instrument, état d’étalonnage et résolution;
- résultats horaires et antihoraires à chaque cible;
- écart directionnel moyen, dispersion des répétitions et déclaration d’incertitude;
- limite d’acceptation ou de refus et document qui définit cette limite.
Conservez un montage et une procédure stables pour suivre l’évolution en maintenance. Une valeur croissante justifie alors une inspection, mais n’attribuez pas un taux d’usure annuel universel. Le nombre de cycles, la lubrification, les chocs, la contamination, la charge sur l’arbre, les matériaux et la qualité de la maintenance peuvent modifier cette évolution.
Questions fréquentes sur le jeu angulaire des actionneurs pneumatiques
Un actionneur rotatif pneumatique peut-il présenter un jeu nul ?
Certains fabricants décrivent un modèle ou un mécanisme de position finale particulier comme étant sans jeu ou antijeu dans des conditions indiquées. Cela ne démontre pas un mouvement nul au niveau de l’outil installé. Vérifiez la totalité du chemin de charge dans les deux sens, à la pression, à la charge, au couple et à la température requis, puis indiquez l’incertitude de l’instrument avec le résultat.
La répétabilité est-elle identique au jeu ?
Non. La répétabilité correspond à la dispersion de plusieurs approches réalisées dans les mêmes conditions. Le jeu est un mouvement perdu dépendant du sens après une inversion. Un axe peut être très répétable lorsque chaque cible est approchée dans le sens horaire, tout en présentant un écart de position important lorsque la même cible est approchée dans le sens antihoraire.
Où faut-il monter un codeur pour compenser le jeu ?
Placez la mesure aussi près que possible du repère du procédé à maîtriser. Un codeur situé en amont d’une clavette desserrée, d’un accouplement flexible ou d’un montage déformable ne peut pas observer ce mouvement en aval. Si le contrôleur utilise un capteur interne, validez la position finale de la charge au moyen d’un instrument indépendant côté sortie.
Une précharge pneumatique peut-elle supprimer le jeu d’engrènement ?
Une précharge peut maintenir les flancs de denture en contact et réduire fortement le jeu lors de l’inversion, mais le résultat dépend de l’architecture de l’actionneur et du point de fonctionnement. Elle peut aussi augmenter le frottement ou la pression de démarrage et modifier le couple de maintien utilisable. Après sa mise en œuvre, contrôlez de nouveau le couple, la pression, la vitesse, l’usure et les résultats de réception.
À quelle fréquence faut-il mesurer le jeu angulaire ?
Définissez l’intervalle selon le risque machine, le nombre de cycles, les charges d’impact, la capabilité du procédé et la tendance observée. Mesurez à nouveau après toute intervention sur l’actionneur, l’accouplement, un roulement, une butée, la pression ou le montage, ainsi que lorsque les résultats de position bidirectionnels dérivent. Une augmentation annuelle universelle ou un intervalle calendaire fixe ne sont pas techniquement défendables.
Le jeu angulaire se maîtrise par les données, et non par un qualificatif unique dans un catalogue. Définissez le repère du procédé, mesurez dans les deux sens sous un couple d’inversion indiqué, isolez chaque interface mécanique, corrigez le mécanisme qui se déplace réellement et répétez le même essai de réception. Si le plan de l’application, les données de charge ou la spécification de l’actionneur ne suffisent pas à définir cet essai, transmettez les informations via la page de contact technique avant d’approuver un remplacement ou une stratégie de compensation.