Les préhenseurs pneumatiques parallèles utilisent l’air comprimé pour déplacer un piston, puis une transmission mécanique transforme ce mouvement en déplacements égaux et opposés de deux mors de base guidés. Les doigts rapportés entrent en contact avec la pièce. Un distributeur commande l’ouverture et la fermeture, tandis que des capteurs signalent la position des mors. Un ressort ou un dispositif optionnel de maintien de pression peut aussi définir le comportement en cas de perte d’air. La pression seule ne peut pas synchroniser les mors. C’est le mécanisme à crochet-came, l’ensemble crémaillère-pignon, le plan incliné ou une autre transmission positive qui maintient cette relation sur toute la course. La force du piston n’est donc pas égale à la force de préhension réellement disponible sur la pièce. La saillie des doigts, la position du contact, le frottement, l’accélération et les charges appliquées aux mors séparent ces deux valeurs.
Points clés
- La pression déplace le piston; la transmission synchronise les deux mors.
- SMC indique une force effective par doigt pour une pression et une distance du point de préhension données, et non une force unique du corps valable pour toutes les configurations de doigts.
- Vérifiez séparément la répétabilité, le jeu, la saillie des doigts, les moments admissibles, l’état des capteurs et le comportement en cas de perte d’air.
Pour comparer les conceptions parallèles, angulaires, autocentrantes et à grande ouverture, commencez par ce guide des différents types de préhenseurs pneumatiques. Le présent article se concentre sur la chaîne cinématique interne et sur les contrôles techniques qui en découlent.
Du signal du distributeur au mouvement parallèle des mors
Un préhenseur parallèle moderne à 2 mors peut transformer une commande pneumatique en mouvement linéaire synchronisé au moyen de quatre étapes fonctionnelles. La notice 2026 du GPP5000 de Zimmer décrit un entraînement pneumatique à double effet, un piston, une transmission à crochet-came et deux rails de guidage opposés (Zimmer Group, 2026).
La commande commence généralement au distributeur. Lorsque l’automate alimente un état du distributeur, l’air arrive dans une chambre du préhenseur tandis que l’autre chambre se met à l’échappement. La différence de pression déplace le piston. La commutation du distributeur inverse le trajet de pression et le sens du piston. Une version à simple effet utilise l’air dans un sens et un ressort dans l’autre; son état normal dépend donc de la disposition du ressort.
Le piston ne touche normalement pas la pièce. Il pousse ou fait tourner une transmission interne. Celle-ci entraîne les deux mors de base dans des directions opposées, tandis que les guidages imposent un déplacement linéaire. Des doigts spécifiques sont vissés sur ces mors et définissent la géométrie de contact réelle.
Pourquoi distinguer mors de base et doigts ? Les valeurs de course, de répétabilité et de charge du catalogue se rapportent généralement au corps du préhenseur ou à la référence des mors de base. Les doigts propres à l’application ajoutent longueur, masse, patins de contact, déports et moments que le corps doit supporter.
SCHUNK précise également que les temps d’ouverture et de fermeture publiés décrivent uniquement le mouvement des mors de base. Le temps de commutation du distributeur, le remplissage des flexibles et le temps de réaction de l’automate ne sont pas inclus (SCHUNK MPG-plus 32, consulté en 2026). Pour calculer le temps complet du poste, utilisez le guide du temps de cycle pick-and-place et vérifiez comment le distributeur électropneumatique régule le débit d’air.
Quel mécanisme de transmission maintient les deux mors synchronisés ?
La synchronisation des mors est mécanique; elle ne résulte pas d’une pression d’air identique envoyée séparément à chaque mors. La notice 2026 de Zimmer indique que la force du piston traverse un seul mécanisme à crochet-came pour déplacer les deux mors ensemble, tandis que la nomenclature du SMC MHL2 montre deux pistons reliés par des crémaillères et un pignon (Zimmer Group, 2026; SMC, consulté en 2026).
Plusieurs mécanismes peuvent produire un mouvement parallèle. Ils résolvent le même problème cinématique dans des architectures différentes:
| Transmission | Mode de déplacement des mors | Conséquence sur la conception |
|---|---|---|
| Crochet-came | Le déplacement axial du piston pousse des surfaces inclinées reliées aux deux mors | Transmission compacte de la force; l’état du guidage et de la came influence le jeu |
| Crémaillère et pignon | Deux crémaillères opposées engrènent avec un pignon, de sorte qu’un mors reproduit le mouvement de l’autre | Synchronisation positive; le jeu d’engrenage contribue au mouvement perdu |
| Plan incliné | Le mouvement du piston agit sur des faces d’entraînement inclinées | Ensemble court; les forces d’ouverture et de fermeture peuvent différer |
| Double coulisse guidée avec tringlerie | Un élément d’entraînement relie deux porte-mors guidés | Une grande course est possible, mais les charges de tringlerie et de guidage doivent être contrôlées |
Le mécanisme explique aussi pourquoi la force d’ouverture peut différer de la force de fermeture. Une fiche actuelle du Festo HGPM-12 indique, pour ce modèle à simple effet particulier, 27 N par mors à l’ouverture et 13.5 N à la fermeture sous 6 bar (Festo, 2026). Ces valeurs appartiennent à une conception précise, pas à tous les préhenseurs parallèles.
La bonne question de sélection n’est donc pas simplement: « Les deux mors sont-ils entraînés ? » Demandez si la transmission couple positivement les mors, comment son jeu se manifeste à l’extrémité des doigts et si la courbe de force du catalogue couvre la préhension intérieure, extérieure ou les deux. Cette distinction est plus utile pour le diagnostic que le comptage des pistons sur une vue éclatée.
Pourquoi la force de préhension n’est-elle pas simplement égale à la pression multipliée par la surface du piston ?
Le produit de la surface du piston par la pression estime la force théorique de l’actionneur, mais ne donne pas la force utilisable sur la pièce. Le SCHUNK MPG-plus 32 indique séparément une force de fermeture de 80 N, une force d’ouverture de 70 N, une course de 4 mm par mors et une longueur maximale de doigt de 40 mm (SCHUNK, consulté en 2026).
La relation de base du piston reste utile à l’intérieur du préhenseur:
Force théorique du piston = pression manométrique x surface effective du pistonAprès ce point, le rapport de transmission, le frottement des joints, le frottement des guidages et la géométrie déterminent la force aux mors de base. Les doigts rapportés éloignent ensuite le point de contact de la face du mors. Cette saillie crée un moment sur le guidage et peut réduire le domaine de fonctionnement admissible, même si la force de préhension nominale semble suffisante.
Il faut distinguer trois forces:
- La force du piston est le résultat pression-surface à l’intérieur de l’entraînement pneumatique.
- La force aux mors de base est la sortie après la transmission interne et les frottements.
- La force de contact est la force disponible à la position réelle des doigts et sur la surface de la pièce.
Laquelle utiliser pour le dimensionnement ? Prenez la courbe de force de préhension effective du fabricant à la pression et à la distance du point de préhension réelles. Comparez ensuite la force disponible par doigt à celle nécessaire pour empêcher le glissement, tout en vérifiant l’effort axial et les moments admissibles sur le mors.
C’est pourquoi augmenter la pression n’est pas une solution universelle. Une pression supérieure peut accroître la force motrice, mais elle ne corrige ni une saillie excessive des doigts, ni un patin à faible coefficient de frottement, ni une pièce décentrée, ni un guidage surchargé. Les courbes de pression et de charge maximales du produit restent applicables.
Qu’est-ce qui détermine la force réelle sur chaque doigt ?
SMC définit la force de préhension effective du MHL2 comme la poussée d’un doigt lorsque tous les doigts et accessoires sont en contact avec la pièce. Son exemple de calcul donne 73 N pour un point de préhension situé à 70 mm et une pression de 0.5 MPa, ce qui montre pourquoi la pression, la distance de contact et la force par doigt doivent être lues ensemble (SMC, consulté en 2026).
Pour une préhension symétrique par frottement, l’estimation préliminaire suivante est utile:
Force requise par mors = m x (g + a) x S / (mu x n)m est la masse de la pièce, a l’accélération dans le sens du glissement, S le facteur de sécurité, mu le coefficient de frottement conservateur et n le nombre de mors qui partagent la charge. Cette équation suppose que les doigts serrent la pièce par frottement. Un doigt à engagement positif qui retient un épaulement ou une cavité nécessite une autre analyse du chemin de charge.
Prenons une pièce de 2 kg accélérée vers le haut à 3 m/s², avec deux mors, mu = 0.30 et un facteur de sécurité de 2. L’estimation donne 85.4 N par mors. Il s’agit de la force de contact requise, et non d’une taille de corps issue du catalogue. Le préhenseur sélectionné doit fournir au moins cette force à la longueur réelle des doigts et à la pression de service, tout en respectant les moments admissibles.
Une marge de force peut malgré tout endommager la pièce si la pression de contact est trop élevée. Les emballages souples, les pièces à paroi mince, le verre et les surfaces revêtues peuvent nécessiter des patins plus grands ou des doigts à engagement positif plutôt qu’une force pneumatique supérieure. Le calcul de maintien et le contrôle de pression de surface répondent à deux questions différentes.
Que signifient réellement répétabilité, jeu de transmission et jeu des mors ?
Une fiche actuelle du Festo HGPM-12 distingue une précision de répétition de 0.05 mm ou mieux, un jeu des mors inférieur à 0.03 mm et une interchangeabilité maximale de 0.2 mm. Ces trois valeurs décrivent des erreurs différentes; aucune ne doit être présentée comme le parallélisme des mors sur toute la course (Festo, 2026).
La répétabilité indique avec quelle précision le mors revient à une position déjà atteinte au cours de cycles répétés et dans des conditions définies. SCHUNK la détermine à partir de 100 positions finales. Elle ne prouve ni l’exactitude dimensionnelle absolue, ni la position qu’occupera un corps neuf après remplacement.
Le jeu de transmission est le mouvement perdu dû aux jeux fonctionnels de l’entraînement et du guidage. Il apparaît lors d’une inversion de sens. À l’extrémité de doigts longs, un faible jeu angulaire ou linéaire peut provoquer une variation de position plus importante au point de contact.
Le jeu des mors peut être une liberté linéaire ou angulaire au niveau du mors de base. L’interchangeabilité décrit plutôt la variation d’un appareil à l’autre, tandis que la précision de centrage indique la proximité du centre nominal obtenu par les mors opposés. Le parallélisme correspond à l’alignement géométrique entre les surfaces pertinentes des mors ou des doigts. Certaines de ces valeurs peuvent ne pas être publiées.
| Spécification | Ce qu’elle aide à prévoir | Ce qu’elle ne prouve pas |
|---|---|---|
| Répétabilité | Retour à une position de mors précédente | Position absolue de la pièce ou parallélisme des mors |
| Jeu de transmission | Mouvement perdu après inversion du sens | Capacité de charge avec une forte saillie des doigts |
| Interchangeabilité | Décalage lors du remplacement d’une unité | Répétabilité d’une unité installée |
| Précision de centrage | Position du centre de la pièce saisie | Détérioration de surface ou force de maintien |
| Charges admissibles sur les mors | Effort axial et capacité en moments | Risque de glissement de la pièce entre les patins |
Pour un poste de précision, mesurez les doigts finis à l’emplacement réel du contact. Le corps peut offrir une excellente répétabilité alors que des doigts minces fléchissent, qu’une forte accélération déplace la pièce dans les patins ou que la tolérance du montage domine la position finale.
Comment fonctionnent les capteurs, le maintien par ressort et l’état sûr ?
La notice 2026 du GPP5000 de Zimmer permet l’emploi de capteurs pour détecter la position des mors et décrit des variantes à ressort dans lesquelles celui-ci sert de dispositif de sécurité de la force de préhension. Cette fonction modifie l’état hors pression, mais ne prouve pas à elle seule qu’une pièce suspendue restera retenue en toute sécurité (Zimmer Group, 2026).
La détection de position repose généralement sur un aimant relié au piston ou à l’entraînement et sur un ou plusieurs capteurs magnétiques intégrés au corps. Selon la conception, le système peut signaler une position ouverte, fermée ou intermédiaire. Un capteur externe de présence pièce peut rester nécessaire, car un signal « fermé » peut simplement indiquer que les doigts ont atteint leur butée sans toucher de pièce.
Un préhenseur assisté par ressort peut être configuré pour s’ouvrir ou se fermer lorsque l’air disparaît. Le maintien mécanique de la force de préhension et les clapets de maintien de pression sont d’autres possibilités. Chacune a ses limites: un ressort fournit une force finie, une pression emprisonnée peut diminuer par fuite et un clapet anti-retour ne supprime pas les fuites situées en aval dans les flexibles, raccords ou joints.
Avant de choisir l’état de repli, demandez ce que le mécanisme doit faire lors d’un arrêt d’urgence, d’une coupure électrique, de la désactivation du distributeur et d’une baisse progressive de pression. La chute de la pièce serait-elle plus dangereuse que son maintien serré ? Cette décision relève de l’analyse des risques de la machine, et non d’une préférence générale pour une configuration « normalement ouverte ».
Le circuit pneumatique compte également. Vérifiez les états normal et hors tension du distributeur, le chemin d’échappement, la pression résiduelle, le comportement de la commande manuelle et la séquence de redémarrage. Le guide simple effet ou double effet explique le comportement de l’actionneur, mais l’état sûr complet doit être validé sur la machine assemblée.
L’ISO 4414 établit des règles générales et des exigences de sécurité pour les systèmes et composants pneumatiques (ISO 4414, 2010). Appliquez-la avec la notice du préhenseur, la conception des protections de la machine et la réglementation locale applicable.
Comment diagnostiquer un mouvement irrégulier et une perte de préhension ?
Les intervalles d’entretien dépendent du modèle: la notice 2026 de Zimmer indique jusqu’à 30 millions de cycles sans maintenance pour les GPP5000/GPD5000 et jusqu’à 15 millions pour les variantes AL. Ces valeurs ne permettent pas d’imposer une périodicité quotidienne, hebdomadaire ou mensuelle à tous les préhenseurs pneumatiques (Zimmer Group, 2026).
Commencez le diagnostic par le symptôme et suivez la chaîne cinématique au lieu de remplacer systématiquement les joints:
| Symptôme | Premiers contrôles | Mécanisme probable à isoler |
|---|---|---|
| Les deux mors sont lents dans les deux sens | Pression dynamique au distributeur, régulateurs de débit, restriction d’échappement, diamètre de tube | Alimentation en air ou débit du distributeur |
| La force diminue mais la vitesse semble normale | Pression pendant le contact, fuites, comportement du régulateur, distance du point de contact | Pression d’alimentation, joints ou marge de dimensionnement |
| Un mors avance ou se bloque avant l’autre | Collision des doigts, contamination du guidage, outillage desserré, jeu d’entraînement | Guidage ou mécanisme de synchronisation |
| Le signal de position change mais la pièce est absente | Emplacement du capteur, butée fermée sans pièce, usure des doigts | Logique de détection ou géométrie des doigts |
| Les mors bougent après isolement de l’air | Pression emprisonnée, sens du ressort, fuite du distributeur, énergie résiduelle | Circuit et état sûr défini |
Mesurez la pression pendant le cycle de la machine. La pression statique au régulateur peut sembler correcte alors que la pression au point d’utilisation chute lors de demandes simultanées. Le guide de diagnostic des chutes de pression explique cette différence.
Les exigences de qualité d’air doivent provenir du produit sélectionné. L’ISO 8573-1 classe les particules, l’eau et l’huile; elle n’attribue pas une classe de pureté unique à tous les préhenseurs (ISO 8573-1, 2010). SCHUNK spécifie par exemple [7:4:4] pour le modèle MPG-plus cité. Si vous suspectez de l’humidité, vérifiez le point de rosée sous pression au niveau de la machine au lieu de supposer que tout mors grippé manque de lubrification.
Des mors irréguliers ne prouvent pas automatiquement une force pneumatique inégale. Une transmission positive couple mécaniquement les mors; un mouvement asymétrique indique donc souvent une collision externe des doigts, une contamination du guidage, un outillage desserré ou un jeu interne. Consignez les énergies en toute sécurité avant de contrôler une interface mobile.
FAQ
Les cinq réponses ci-dessous distinguent les valeurs propres au catalogue des règles universelles. À titre indicatif, le SCHUNK MPG-plus 32 cité accepte une pression de service de 2 à 8 bar, une course de 4 mm par mors et une répétabilité de 0.02 mm; un autre préhenseur peut avoir des limites différentes (SCHUNK, consulté en 2026).
Les mors d’un préhenseur pneumatique parallèle se déplacent-ils indépendamment ?
En règle générale, non. Dans une conception à entraînement positif, une came, un ensemble crémaillère-pignon ou une tringlerie synchronise mécaniquement les deux mors de base. La notice 2026 du GPP5000 de Zimmer décrit un seul mécanisme à crochet-came qui entraîne les deux mors. Les doigts peuvent néanmoins sembler irréguliers si l’outillage est desserré, si un guidage se bloque ou si un doigt touche le montage avant l’autre.
La force d’un préhenseur pneumatique est-elle égale à la pression multipliée par la surface du piston ?
Non. La pression multipliée par la surface effective du piston estime la force théorique du piston. La valeur utilisable est la force de préhension effective du fabricant à la pression, au sens d’ouverture ou de fermeture et à la position des doigts réels. SMC définit la force du MHL2 par doigt et fournit des courbes de 0.1 à 0.6 MPa pour différentes distances du point de préhension.
Quel facteur de sécurité faut-il utiliser pour un préhenseur ?
Il n’existe pas de facteur universel pour toutes les pièces et tous les mouvements. L’estimation de pièce publiée par SCHUNK pour le MPG-plus cité suppose un coefficient de frottement de 0.1 et un facteur de sécurité de 2 sous l’effet de la gravité. Le dimensionnement réel doit aussi couvrir l’accélération de la machine, les chocs, la saillie des doigts, les variations de surface, l’orientation et les conséquences de la chute d’une pièce.
Une répétabilité de 0.02 mm signifie-t-elle que les mors restent parallèles à 0.02 mm près ?
Non. SCHUNK définit la répétabilité à partir de 100 positions finales consécutives, tandis que Festo indique séparément répétabilité, jeu et interchangeabilité. Le parallélisme est une caractéristique géométrique. Obtenez ou mesurez sa tolérance spécifique si l’alignement de la pièce en dépend, et incluez la flèche des doigts finis ainsi que les moments appliqués aux mors.
Un préhenseur à fermeture par ressort retient-il toujours la pièce après une perte d’air ?
Non. Une version à ressort peut fournir une force de fermeture définie lorsque la pression disparaît, mais le maintien dépend encore de la force du ressort, de la géométrie des doigts, du frottement, de l’orientation, de l’accélération et des tolérances de la pièce. Zimmer présente le ressort comme un dispositif de sécurité de force de préhension sur certaines variantes; la machine complète nécessite néanmoins une analyse des risques pour la perte d’air et l’arrêt d’urgence.
Sources techniques et notes de consultation
Les recommandations techniques ci-dessus reposent sur six sources primaires de fabricants ou de normalisation, dont la notice Zimmer 2026, toutes consultées le 2026-07-17. Les valeurs de modèles sont données comme exemples; les 2 pages ISO définissent des exigences générales sans prescrire une taille, une pression, une classe de filtration ou une périodicité d’entretien unique.
- Zimmer Group, « Instructions d’installation et d’utilisation : GPP5000, GPP5000AL, GPD5000, GPD5000AL », datées du 2026-01-26 : https://www.zimmer-group.com/fileadmin/pim/SOM/DOK/MON/SOM_DOK_MON_DDOC00196-GPP-GPD5000__SALL__APD__V16.pdf
- SMC, « Préhenseur pneumatique parallèle type large, série MHL2 », consulté le 2026-07-17 : https://www.smcworld.com/catalog/en/rotary_airchuck/MHL2-E/6-3-p0497-0513-mhl2_en/data/6-3-p0497-0513-mhl2_en.pdf
- Festo, « Préhenseur parallèle HGPM-12-EO-G9 », généré le 2026-04-17 : https://www.festo.com/modules/fox/bff/occ/v2/fox_us/articles/197567/datasheet/?lang=en_US
- SCHUNK, « Préhenseur pneumatique MPG-plus 32 », consulté le 2026-07-17 : https://schunk.com/us/en/gripping-systems/parallel-gripper/mpg-plus/mpg-plus-32/p/000000000000305511
- ISO, « ISO 8573-1:2010 Air comprimé, contaminants et classes de pureté », consulté le 2026-07-17 : https://www.iso.org/standard/46418.html
- ISO, « ISO 4414:2010 Énergie pneumatique, règles générales et exigences de sécurité », consulté le 2026-07-17 : https://www.iso.org/standard/44790.html