En bref : La marche par à-coups d'un vérin doit être quantifiée comme une succession d'arrêts et de sauts pendant une commande de mouvement continue, et non évaluée au son, au temps moyen de course ou à partir d'un « indice de gravité » universel. Enregistrez la position, la vitesse, les pressions aux deux orifices du vérin et la commande sur la même base de temps. Mesurez ensuite la fraction d'arrêt, le temps d'arrêt, la distance de glissement et la variation de vitesse dans des conditions de fonctionnement définies.
Quantifier le stick-slip d'un vérin consiste à transformer un mouvement saccadé visible en indicateurs de mouvement et de pression répétables. Une expérience de 2026 a testé trois vérins pneumatiques en synchronisant la position du piston avec la vitesse et les pressions des deux chambres. Les chercheurs ont également calculé la force de frottement. Leurs résultats présentent le stick-slip comme une réponse du système. Le débit d'air et la compressibilité interagissent avec l'évolution de la pression. La charge et le frottement dépendant du temps d'arrêt comptent également. Une différence fixe entre frottement statique et cinétique ne peut pas expliquer le comportement complet (Ngoc, Pham et Xuan, 2026).
Priorités de mesure
- Capturez la commande de mouvement, la position et les deux pressions d'orifice sur une même horloge.
- Définissez une bande de vitesse proche de zéro à partir de la résolution du procédé et du bruit, et non d'un seuil emprunté.
- Évaluez séparément la course à vitesse constante, les zones d'accélération et les zones d'amortissement.
- Indiquez la configuration d'essai avec chaque résultat ; un simple nombre « SSI » n'est pas reproductible.
Qu'est-ce qui transforme un mouvement saccadé en stick-slip mesurable ?
Le stick-slip d'un vérin est un cycle répétitif d'arrêt et de libération pendant un mouvement commandé. Pendant la pause du piston, un déséquilibre pression-force se développe ; le décollement crée un court déplacement, puis l'évolution des conditions de chambre peut le ralentir jusqu'à un nouvel arrêt.
Un démarrage retardé après un long temps d'arrêt est un événement de décollement, et ne suffit pas à prouver un stick-slip. Une perturbation à une position fixe peut signaler un coincement, tandis qu'une oscillation limitée à l'extrémité peut être liée à l'amortissement.
Cette définition est opérationnelle. Le stick-slip existe lorsqu'une commande de mouvement valide reste active et que la vitesse mesurée entre de manière répétée dans une bande proche de zéro définie. Chaque pause est suivie d'une avance discrète de la position avant la fin de la fenêtre d'évaluation. Les traces de pression doivent ensuite confirmer le schéma de force pneumatique et le séparer des défauts de commande ou des défauts mécaniques.
Pour un vérin double effet, le bilan instantané des forces peut s'écrire :
Les pressions et doivent provenir des orifices du vérin. Une lecture au régulateur est insuffisante. Les surfaces effectives et dépendent du sens testé. La gravité et la résistance du procédé appartiennent au terme de charge. Les joints du vérin ne sont qu'une source de frottement parmi d'autres. Sur un axe installé, les guidages externes, articulations, racleurs, câbles, accouplements et mécanismes de procédé peuvent collectivement dominer la résistance ressentie par le piston.
Une vidéo de la tige peut montrer un mauvais mouvement. Elle ne peut pas en expliquer la cause. Des causes différentes peuvent produire le même saut visible. L'ensemble plausible va de la montée de pression pneumatique et du basculement de la commande de vanne au coincement local d'un guidage ou à une restriction d'amortissement mal réglée. La synchronisation transforme un symptôme en preuve.
Pour une explication plus large des causes et des corrections possibles, consultez notre guide du stick-slip des vérins à basse vitesse. Cet article reste centré sur la mesure et l'acceptation.
Quels signaux faut-il enregistrer ensemble ?
L'étude de 2026 sur trois vérins a enregistré la position, la vitesse, les pressions des deux chambres et des données liées au frottement ; son intervalle d'acquisition était de 1,16 ms. Cet intervalle décrit une configuration de recherche, et non une exigence universelle pour une machine (Ngoc, Pham et Xuan, 2026). Votre fréquence d'échantillonnage doit résoudre l'arrêt et le glissement les plus courts pertinents pour le procédé tout en restant dans la bande passante des capteurs. Elle doit aussi dépasser le bruit.
| Signal | Point de mesure pratique | Ce qu'il établit | Erreur courante |
|---|---|---|---|
| Commande de mouvement | Sortie PLC ou commande de vanne | Si le mouvement a été demandé en continu | Déduire l'état de commande du mouvement du vérin |
| Position | Encodeur linéaire ou transducteur de déplacement | Emplacements d'arrêt, temps d'arrêt et distance de glissement | Utiliser uniquement les capteurs de fin de course |
| Vitesse | Dérivée de la position ou mesure directe | Intervalles proches de zéro et variation de vitesse | Dériver une position bruitée sans règles de filtrage |
| Pression côté fond | Capteur proche de l'orifice du vérin | Pression motrice ou opposée selon le sens | Lire uniquement le manomètre du régulateur |
| Pression côté tige | Capteur proche de l'orifice du vérin | Contre-pression d'échappement et bilan des forces | Traiter la pression d'échappement comme nulle |
| Charge ou accélération | Cellule de charge, charge de procédé connue et données de mouvement | Si le frottement peut être déduit | Appeler force de pression le « frottement » sans tenir compte de l'inertie et de la charge |
Utilisez des capteurs dont les plages ne masquent pas les variations attendues dans le bruit de quantification. Enregistrez les unités d'ingénierie brutes, la date d'étalonnage, l'intervalle d'échantillonnage, la méthode de filtrage et l'emplacement des capteurs. Si le transducteur de pression se trouve en amont d'un long tube ou d'un régulateur de débit, sa trace peut ne pas représenter la pression de chambre pendant un glissement rapide.
Comment transformer les données de position en données de vitesse ?
La vitesse révèle plus clairement le mouvement arrêt-saut que la position seule ; la dérivation numérique amplifie aussi le bruit de mesure. Conservez l'enregistrement de position brut avec les détails d'étalonnage, les horodatages, les unités du capteur et l'historique complet de chaque transformation appliquée pendant l'analyse. Appliquez la même méthode aux données de référence et aux données de défaut.
Pour des données de position échantillonnées régulièrement, une estimation par différence centrale est :
Exprimez en millimètres et en secondes ; le résultat est en millimètres par seconde. L'estimation centrale exige des observations de part et d'autre, de sorte que les premier et dernier échantillons nécessitent une méthode dérivée unilatérale documentée ou une exclusion explicite du relevé évalué. Ne modifiez pas silencieusement la fréquence d'échantillonnage ou les unités entre les essais, et gardez également inchangée la fenêtre de lissage.
Le filtrage doit éliminer le bruit du capteur sans arrondir les courts événements de glissement que vous devez mesurer. Une méthode pratique compare la position brute à la position filtrée et trace la vitesse dérivée à côté. Augmentez le lissage uniquement jusqu'à séparer le bruit stationnaire du mouvement réel. Notez le type de filtre et sa coupure. Stockez aussi la longueur de fenêtre et le traitement de phase. Un filtre hors ligne à phase nulle peut être utile pour l'analyse, mais ne représente pas le retard d'un contrôleur en ligne.
Avant le calcul, définissez la fenêtre d'évaluation à la fois en coordonnées temporelles et en coordonnées physiques de course, puis enregistrez ses limites de début et de fin dans le dossier d'essai. Conservez ces limites avec les données afin que chaque comparaison couvre exactement le même intervalle. Excluez l'accélération liée à la commutation de vanne et la zone d'amortissement final sauf si ces zones font l'objet du test. Testez séparément l'extension et la rentrée, car les surfaces effectives, les charges et les conditions de régulation diffèrent.
Quatre indicateurs qui révèlent le mouvement arrêt-saut
Aucun indicateur unique ne capture tous les modes de défaillance. Utilisez un petit ensemble qui mesure la durée des arrêts du vérin, la longueur de ses sauts et l'irrégularité de son mouvement. Les limites d'acceptation doivent venir de la tolérance du procédé, des exigences de qualité de surface, de la capacité du capteur et d'une référence validée d'une bonne machine.
1. Fraction d'arrêt
Choisissez un seuil proche de zéro supérieur au bruit de mesure à l'arrêt, mais inférieur à la vitesse minimale significative pour le procédé. Dans la fenêtre d'évaluation, comptez les échantillons pour lesquels :
Ce pourcentage est facile à comparer lorsque l'échantillonnage est uniforme. Pour la reproductibilité, indiquez avec l'intervalle d'échantillonnage, les limites de fenêtre, le sens du mouvement, la condition de temps d'arrêt et le traitement des données manquantes à côté de chaque valeur calculée. Sinon, le résultat ne peut pas être reproduit.
2. Temps d'arrêt maximal
Regroupez les échantillons consécutifs proches de zéro en événements. Pour chaque événement :
Indiquez le maximum, la médiane et le nombre d'événements. Une fraction d'arrêt élevée causée par un seul blocage long est différente, sur le plan opérationnel, de nombreuses pauses courtes.
3. Distance de glissement
Mesurez la variation de position entre le décollement et le retour suivant dans la bande proche de zéro :
La distance de glissement maximale correspond souvent directement à une variation de cordon, une erreur de dosage, des marques de surface ou une perturbation du montage. Définissez les règles de détection du début et de la fin afin que le bruit ne crée pas de faux événements.
4. Variation RMS de la vitesse
Pour échantillons et une vitesse moyenne dans la fenêtre à vitesse constante :
Indiquez avec . Un vérin peut atteindre le bon temps de course moyen tout en alternant des arrêts et des sauts rapides. Le calculateur de vitesse de vérin peut fournir une référence de vitesse moyenne attendue, mais il ne diagnostique pas le stick-slip.
Considérons une revue d'acceptation hypothétique. Un vérin chargé reçoit une commande à vitesse nominale constante sur les 60 % centraux de sa course. Le bruit stationnaire du capteur est d'abord enregistré, ce qui permet à l'équipe de fixer juste au-dessus de la bande observée. Cinq cycles à chaud et cinq cycles après un temps d'arrêt nommé sont capturés dans chaque sens. La vitesse moyenne atteint sa cible, mais plusieurs traces contiennent de longs intervalles proches de zéro suivis de sauts. Dans ce cas, la vitesse moyenne est conforme tandis que la fraction d'arrêt, le temps d'arrêt maximal et la distance de glissement dépassent les limites du procédé. Les traces de pression déterminent ensuite la branche diagnostique. Une montée répétée de la force pendant chaque pause confirme une boucle pneumatique-frottement ; une perturbation attachée à une coordonnée soutient une inspection mécanique. Cet exemple ne fixe pas de limites numériques de réussite, car ces valeurs doivent venir de la tolérance réelle du procédé et de la capacité de mesure. Il montre pourquoi le dossier d'acceptation a besoin de plusieurs indicateurs et de preuves synchronisées plutôt que d'un seul score principal.
La transférabilité exige le même seuil de vitesse, la même fenêtre d'évaluation, la même fréquence d'échantillonnage, le même filtrage, le même sens, la même charge et le même historique de temps d'arrêt. Sans ce contexte, deux indices identiques peuvent décrire des mouvements très différents.
Comment les pressions de chambre confirment-elles la cause ?
Les preuves de pression doivent être cohérentes avec les preuves de mouvement. Pendant un intervalle d'arrêt, la contribution de la force motrice augmente souvent, tandis que le piston reste presque immobile. Au décollement, la position et la vitesse changent. Les volumes de chambre évoluent, tout comme le débit et le bilan de pression. Une étude meter-out de 1999 et des essais de vérin de 1988 montrent que le volume d'échappement, la restriction de vanne, la pression d'alimentation et la position du piston influencent le schéma d'oscillation.
Ne qualifiez pas de frottement. Lorsque l'accélération et la charge externe sont connues, le bilan suivant peut estimer un terme de frottement déduit :
Chaque entrée comporte une incertitude : pression, surface, charge, masse, accélération, alignement et synchronisation. Un essai contrôlé avec un modèle de charge documenté est donc le cadre le plus défendable pour une estimation absolue du frottement. Sur une machine de production, utilisez surtout la trace des deux pressions comme preuve comparative ; les affirmations absolues sur le frottement exigent chaque terme contributif avec son incertitude.
Comparez les changements un par un. Si la temporisation de l'arrêt-libération se déplace lorsqu'une aiguille meter-out change, la boucle pneumatique-frottement est impliquée. Si les deux pressions d'orifice s'effondrent lorsque d'autres actionneurs fonctionnent, examinez la capacité d'alimentation ou la régulation avec notre diagnostic des fluctuations de pression. Si la pause apparaît toujours à une position physique et s'accompagne de peu de montée de pression répétable, inspectez les guidages et l'alignement du montage.
Séparer le stick-slip des autres défauts de mouvement saccadé
Examinez la forme et la répétabilité des traces synchronisées avant de remplacer des composants. Les observations ci-dessous indiquent des pistes de diagnostic, mais ne constituent pas à elles seules une preuve.
| Schéma de trace | Explication la plus probable | Prochaine vérification contrôlée |
|---|---|---|
| Vitesse répétée proche de zéro, montée de la force de pression, puis saut de position | Boucle de stick-slip | Faire varier séparément temps d'arrêt, charge et réglage meter-out |
| Un seul démarrage retardé après un repos défini, puis déplacement régulier | Frottement de décollement ou adhérence du joint | Comparer la pression de décollement à plusieurs temps d'arrêt avec la méthode de force de décollement |
| Perturbation à la même coordonnée de course dans les deux sens | Coincement de guidage, dommage de fût, traînée de câble ou désalignement | Désaccoupler la charge en sécurité et cartographier la résistance selon la position |
| Oscillation uniquement près de la fin de course | Entrée dans l'amortissement ou interaction avec un choc externe | Ouvrir l'amortissement, réduire la vitesse d'entrée et évaluer séparément la zone finale |
| Le signal de commande commute pendant chaque pause | Problème de PLC, de capteur, de vanne ou de logique de commande | Tracer la commande et la réponse de vanne avant de changer le vérin |
| Les deux pressions d'orifice changent avec les autres cycles de la machine | Alimentation partagée, régulateur ou restriction d'échappement | Enregistrer ensemble les pressions du collecteur, de la branche et des orifices |
Dans notre expérience, la comparaison utile la plus rapide est généralement une trace chargée répétable face à une trace avec charge désaccouplée en sécurité. Inspectez d'abord la mécanique lorsqu'une perturbation reste liée à une coordonnée ; poursuivez l'analyse pneumatique-frottement lorsque le schéma suit le temps d'arrêt, la pression ou les variations de régulation.
Un essai d'acceptation répétable du stick-slip d'un vérin
Les données des fabricants montrent pourquoi les critères d'acceptation doivent être propres à la configuration. SMC indique un fonctionnement régulier jusqu'à 0,5 mm/s pour certaines familles de vérins à basse vitesse et 1 mm/s pour certains petits alésages. Festo indique des plages sans stick-slip de 8 à 100 mm/s pour plusieurs alésages DSNU S10 et de 5 à 100 mm/s pour l'alésage de 63 mm, dans des conditions horizontales, sans charge et à 6 bar. Il s'agit de limites d'essai propres aux produits, et non de limites pneumatiques universelles (SMC ; Festo DSNU).
Documentez la configuration d'essai avant de recueillir les résultats :
- Identifiez le modèle exact du vérin, l'alésage, la course, l'option de joint, le montage, le guidage, la vanne, les régulateurs de débit, les longueurs de tubes, les raccords et les silencieux.
- Indiquez la charge utile, la force de procédé, l'orientation, la pression d'alimentation, la température, l'état de lubrification et la procédure de mise en température.
- Définissez la vitesse commandée, le sens, la zone d'évaluation, la zone d'amortissement et le temps d'arrêt avant chaque série.
- Synchronisez commande, position et pressions aux deux orifices ; vérifiez le zéro et les unités des capteurs.
- Exécutez séparément l'extension et la rentrée, avec le fonctionnement normal et la première course après le temps d'arrêt spécifié.
- Répétez suffisamment de cycles pour montrer la variation, et pas seulement la meilleure trace. Conservez les données brutes et la révision du script ou de la feuille de calcul d'analyse.
Utilisez un dossier d'acceptation signé plutôt que « le mouvement semble régulier » :
| Champ d'acceptation | Unité ou définition | Source de la limite |
|---|---|---|
| Vitesse moyenne | mm/s sur une fenêtre de course nommée | Exigence de cycle du procédé |
| Seuil d'arrêt | mm/s, au-dessus du bruit stationnaire | Étude du capteur et résolution du procédé |
| Fraction d'arrêt | % des échantillons évalués | Limite de procédé validée |
| Temps d'arrêt maximal | ms par événement | Interruption maximale tolérable du procédé |
| Distance de glissement maximale | mm par événement | Tolérance de pièce ou de mouvement |
| Variation RMS de la vitesse | mm/s autour de la moyenne | Référence de bonne machine ou étude du procédé |
| Enveloppe de pression aux orifices | bar(g) aux emplacements de capteur nommés | Marge de force et calibres des composants |
| Répétabilité | Distribution des résultats sur les cycles | Plan qualité |
Les réglages d'échantillonnage et de filtrage doivent figurer sur le même dossier que les résultats. Un fournisseur et un acheteur peuvent alors reproduire l'essai sur la configuration réelle au lieu de débattre d'un seuil SSI universel qui n'a jamais été défini.
Quand faut-il modifier le matériel ou l'architecture de commande ?
Supprimez d'abord la contrainte mécanique, la contamination, l'échappement obstrué, l'alimentation instable et l'orientation incorrecte du régulateur de débit. Réglez séparément l'extension et la rentrée avec la charge de production. Un circuit meter-out peut stabiliser un mouvement à basse vitesse, mais une restriction excessive augmente aussi la contre-pression et réduit la marge de force ; consultez le guide du contrôle de vitesse meter-out.
Choisissez un vérin documenté pour basse vitesse ou faible frottement lorsque l'axe installé est aligné et stable, mais ne peut pas réussir l'essai écrit dans la plage spécifiée du modèle standard. Comparez les données du modèle exact pour l'alésage, la course, la charge, l'orientation, la vitesse minimale, les fuites, l'amortissement, la capacité de guidage, la pression, la température et la lubrification. Ne généralisez pas la vitesse minimale d'une série à une autre.
Passez à une commande proportionnelle ou servopneumatique lorsque le procédé nécessite un retour, des profils programmables, une compensation de charge ou un positionnement intermédiaire. Notre guide des vannes proportionnelles explique cette limite. Envisagez un actionneur électrique lorsque le suivi de contour à basse vitesse est une exigence centrale. Il convient aussi aux applications fondées sur plusieurs positions et une vérification par codeur.
Conclusion sur la mesure
Quantifier le stick-slip est un problème d'analyse de traces. Un résultat valide aligne commande, position, vitesse et deux pressions de chambre, évalue une partie définie de la course et rapporte fraction d'arrêt, temps d'arrêt, distance de glissement et variation de vitesse en divulguant chaque seuil et chaque filtre.
Les preuves doivent guider la correction. Les défauts propres à une coordonnée orientent vers la mécanique. Les cycles dépendant du temps d'arrêt, de la pression ou de la régulation orientent vers la boucle pneumatique-frottement. Un vérin qui reste hors de la limite d'acceptation du procédé après correction du circuit et de la mécanique nécessite une conception basse vitesse documentée ou une autre architecture de commande, et non un score de gravité universel non étayé.
FAQ sur la mesure du stick-slip des vérins
Les études publiées et les catalogues des fabricants n'établissent pas un indice, un seuil de vitesse ou une fréquence d'échantillonnage universels pour le stick-slip. Les réponses ci-dessous conservent les conditions d'essai qui rendent une mesure reproductible et distinguent le mouvement répété arrêt-saut du décollement, du coincement et des erreurs de vitesse moyenne (Ngoc, Pham et Xuan, 2026).
Un seul démarrage retardé après un temps d'arrêt est-il la même chose que le stick-slip ?
Non. Un seul démarrage retardé est un événement de décollement. Le stick-slip se répète pendant une commande de mouvement active : la vitesse entre dans une bande proche de zéro définie, les conditions de force et de pression évoluent et le piston glisse vers l'avant avant de s'arrêter à nouveau. Enregistrez toute la course après un temps d'arrêt contrôlé afin d'évaluer séparément le premier décollement et les événements répétés en course.
Le temps moyen de course peut-il quantifier le stick-slip d'un vérin ?
Pas à lui seul. La moyenne peut sembler correcte alors que le vérin alterne des intervalles immobiles et des sauts rapides. Utilisez le temps de course pour la performance du cycle, puis ajoutez la fraction d'arrêt, le temps d'arrêt maximal, la distance de glissement et la variation RMS de vitesse dans une fenêtre à vitesse constante définie. Excluez l'accélération et l'amortissement sauf s'ils font l'objet de l'étude.
Une valeur SSI supérieure à 0,3 est-elle un seuil universel de défaillance ?
Aucune norme pneumatique reconnue pour les vérins ne justifie une limite de 0,3 ; ce nombre ne peut donc pas servir de limite entre machines. Sa signification varie avec l'équation et le seuil proche de zéro. L'échantillonnage et le filtrage comptent aussi, de même que la fenêtre, le sens, la charge et l'historique de temps d'arrêt. Utilisez des limites dérivées du procédé ou une référence de bonne machine validée. Publiez le calcul complet avec le SSI.
À quelle vitesse faut-il échantillonner les mesures de stick-slip ?
Choisissez une fréquence d'échantillonnage qui résout l'arrêt et le glissement les plus courts pertinents pour le procédé sans dépasser la bande passante utile du capteur. Vérifiez d'abord le bruit à l'arrêt. L'étude citée de 2026 a utilisé un intervalle de 1,16 ms. Cette valeur décrit son expérience, pas une spécification par défaut. Confirmez enfin la stabilité des indicateurs à la fréquence choisie. Le temps d'arrêt et la distance de glissement ne doivent pas changer de manière importante.
Les vérins sans tige ou à couplage magnétique éliminent-ils le stick-slip ?
Aucune configuration de vérin n'élimine le frottement. Les conceptions sans tige peuvent modifier les chemins des joints et de la charge, mais cela ne garantit pas un mouvement stable à faible vitesse pour tous les modèles ou toutes les installations. La compressibilité de l'air et les limites de débit restent applicables. Sélectionnez le vérin exact à partir des données du fabricant. Testez l'axe installé avec son vrai guidage, sa charge utile, sa vanne et ses tubes. Conservez la pression, l'orientation et le temps d'arrêt de production.
Sources et références techniques
- Ngoc, H. N., Pham, P. P. et Xuan, B. T., « Étude expérimentale et simulation au niveau système des caractéristiques stick-slip dans les vérins pneumatiques », Actuators 15(5), 243, 2026. Utilisé pour les mesures synchronisées, le périmètre de l'essai sur trois vérins, la dynamique au niveau système, les effets du temps d'arrêt et l'intervalle d'acquisition expérimental de 1,16 ms. Consulté le 22 juillet 2026.
- Tokashiki, L. R., Fujita, T. et Kagawa, T., « Mouvement stick-slip dans les vérins pneumatiques entraînés par un circuit meter-out », Transactions of the Japan Hydraulics & Pneumatics Society 30(4), 110–117, 1999. Utilisé pour le contexte du circuit meter-out et de l'effet de Stribeck. Consulté le 22 juillet 2026.
- Kawashima et al., « Le stick-slip d'un vérin pneumatique », Journal of the Japan Society for Precision Engineering 54(1), 183–188, 1988. Utilisé pour les effets de la position du piston, de la pression d'alimentation, de la restriction et du volume d'échappement. Consulté le 22 juillet 2026.
- SMC, vérins basse vitesse CJ2X/CM2X/CQSX/CQ2X/CUX. Utilisé uniquement pour les données publiées de vitesse minimale de 0,5 et 1 mm/s des familles nommées. Consulté le 22 juillet 2026.
- Festo, données techniques des vérins ronds DSNU. Utilisé uniquement pour les plages de vitesse de l'option DSNU S10 et les conditions d'essai horizontales, sans charge, à 6 bar indiquées. Consulté le 22 juillet 2026.

