Aucune des deux technologies de couplage pour vérin sans tige n'est universellement meilleure. Le couplage magnétique est souvent le choix le plus solide lorsqu'un tube sous pression fermé, une géométrie extérieure propre et un découplage non destructif sont importants. Le couplage mécanique est généralement préférable lorsque l'axe exige un transfert direct de force, de larges possibilités de guidage ou une construction modulaire à longue course.
Le cas de charge décide.
Les données publiées du CY3B indiquent des forces de maintien magnétique de 19,6 N à 2 256 N pour des alésages de 6 à 63 mm. La série mécanique OSP-P de Parker indique une force de sortie réelle de 32 N à 2 600 N à 6 bar pour des alésages de 10 à 80 mm (SMC, 2024 ; Parker, 2025).
Ces plages se chevauchent. Il n'existe pas de frontière universelle à 500 N.
Points clés
- La force de maintien magnétique n'est pas la charge du chariot.
- Les plages publiées se chevauchent : SMC indique jusqu'à 2 256 N de maintien, tandis que Parker indique jusqu'à 2 600 N de force réelle à 6 bar.
- Contrôlez l'accélération, l'orientation, les moments du guidage, l'énergie d'arrêt, la contamination et l'accès maintenance avant de choisir un couplage.
Comment les deux technologies de couplage transfèrent-elles la force ?
Les plages SMC publiées montrent un CY3B de 6 à 63 mm utilisant des aimants pour déplacer un coulisseau externe à travers un tube fermé. La famille MY1 de 10 à 100 mm relie mécaniquement le piston à travers une fente longitudinale étanchée (SMC CY3B, 2024 ; SMC MY1, 2026). Cette différence de limite de pression entraîne la plupart des compromis pratiques.
Le couplage magnétique est une méthode de transfert de force sans contact qui relie un piston interne à un chariot externe à travers la paroi fermée d'un tube non magnétique. La pression d'air déplace le piston et l'attraction magnétique tire le chariot sans fente longitudinale dans la chambre sous pression. Supprimer la fente ne rend pas l'actionneur dépourvu de joints. Il possède toujours des joints de piston, des joints d'extrémité, des bagues d'usure, des surfaces coulissantes, des orifices et des raccords. Ce qui disparaît est le long système d'étanchéité de fente utilisé par les vérins à liaison mécanique. Selon la charge et l'environnement, le chariot externe peut encore nécessiter un guidage, un racleur, un capot de protection ou une liaison flottante.
Le couplage mécanique est une méthode de transfert de force positif qui relie le piston au chariot par une fente dans le profilé du vérin. Une bande interne ferme la chambre sous pression, tandis qu'une bande externe aide à empêcher les contaminants d'entrer. L'état et l'alignement des bandes font donc partie de l'inspection de routine.
Pour examiner chaque mécanisme plus en détail, consultez les guides dédiés aux vérins sans tige magnétiques et aux bandes d'étanchéité des vérins sans tige.
Quatre valeurs nominales déterminent les performances
Parker évalue séparément la force de sortie de l'OSP-P, la charge totale, trois directions de moment, la vitesse du piston et l'amortissement. SMC sépare de même la force de maintien de l'aimant du CY3B de la force d'entraînement admissible et de la charge verticale (Parker, 2025 ; SMC, 2024). Un seul nombre de force ne peut pas prouver qu'un axe est correctement dimensionné.
Une seule valeur nominale ne suffit jamais.
D'après notre analyse des tableaux de sélection SMC et Parker, la « capacité de force » peut désigner au moins trois valeurs différentes : la poussée idéale du piston, la force transmise au chariot ou la charge externe autorisée. Traiter ces valeurs comme interchangeables est le moyen le plus rapide de sous-dimensionner le couplage ou de surcharger le guidage.
Traitez la sélection comme quatre contrôles successifs. L'axe ne passe que si chaque contrôle est réussi :
- Force pneumatique : pression agissant sur la surface du piston, moins les frottements.
- Capacité du couplage ou de la liaison : force de maintien magnétique et force d'entraînement admissible, ou limites produit de la liaison mécanique.
- Capacité du guidage : charge admissible plus moments de tangage, roulis et lacet.
- Capacité d'arrêt : énergie cinétique admissible pour l'amortissement pneumatique, l'amortisseur ou la butée externe.
La force pneumatique théorique commence par la surface du piston :
A = π D^2 / 4
Ici, A est la surface du piston en mètres carrés et D le diamètre d'alésage en mètres. Avec une pression manométrique effective P_g en pascals, la force idéale du piston est :
F_p = P_g · A
F_p est exprimée en newtons. Ce n'est pas encore la force utilisable du chariot, car les joints, les guidages, les tubes, la perte de pression, l'accélération et le mécanisme de couplage ajoutent d'autres limites. Le calculateur de force de vérin peut vérifier la relation pression-surface, mais la sélection finale nécessite toujours le catalogue du produit.
Pour un vérin magnétique, la règle de conception simplifiée est :
F_available = min(F_pneumatic, F_coupling)
F_coupling doit provenir des données de force de maintien ou de force d'entraînement admissible du modèle choisi. Appliquez les marges de charge et les règles de fonctionnement vertical du fabricant après avoir tenu compte des frottements, de l'accélération et de la force du procédé externe. Une valeur statique de maintien magnétique ne doit jamais être présentée comme une sortie dynamique garantie.
Quand le couplage magnétique est-il préférable ?
Les données du CY3B de SMC indiquent une vitesse standard du piston de 50 à 500 mm/s et une force de maintien magnétique de 19,6 N à 2 256 N. Des variantes basse vitesse, résistantes à la chaleur, avec joint antipoussière, chromage dur et longue course sont également disponibles (SMC CY3B, 2024). Le couplage magnétique est gagnant lorsque le tube fermé résout un problème réel sans sacrifier la marge de charge.
Commencez par une conception magnétique lorsque les conditions suivantes sont réunies :
- Le tube sous pression ne doit pas comporter de fente longitudinale.
- La charge et l'accélération restent largement dans les limites de couplage et d'entraînement du modèle.
- Un coincement peut provoquer un découplage et le système de commande peut détecter et gérer la séparation piston-chariot qui en résulte sans créer un nouveau danger.
- Une géométrie extérieure propre aide le procédé, avec des valeurs de nettoyage et de matériaux vérifiées pour le modèle choisi.
- Les débris ferreux peuvent être tenus à distance.
Le découplage magnétique peut agir comme un déclencheur de surcharge, mais ce n'est pas automatiquement une fonction de sécurité. Le piston interne peut continuer à se déplacer après le glissement du chariot. Une charge verticale peut tomber si le couplage se sépare. SMC avertit explicitement qu'une charge verticale CY3B supérieure à la valeur admissible peut séparer le couplage et faire tomber la charge.
La température doit être vérifiée au niveau du produit, et non par une conclusion générique. Les données du CY3B standard et les variantes résistantes à la chaleur fabriquées sur commande ont des limites différentes. Parker et d'autres fabricants proposent également des matériaux et options de température propres à chaque modèle. Demandez la température nominale complète de l'actionneur, aimants, joints, graisse, capteurs, guidages et pièces de protection compris. Le couplage magnétique n'est pas non plus automatiquement homologué pour le lavage ou certifié salle blanche. Un tube fermé aide, mais le fluide peut encore atteindre le chariot, les surfaces de guidage, les fixations, les orifices et les capteurs. Confirmez la résistance à la corrosion, la compatibilité avec les produits de nettoyage, le comportement du lubrifiant, la conception des racleurs, la protection contre les infiltrations et la documentation salle blanche requise.
Quand le couplage mécanique est-il préférable ?
Parker indique des alésages OSP-P de 10 à 80 mm, des courses standard jusqu'à 6 000 mm et une force réelle jusqu'à 2 600 N à 6 bar. Certaines versions à longue course atteignent 41 m (catalogue Parker, 2025). Le couplage mécanique est le meilleur point de départ lorsque le transfert direct et le guidage modulaire comptent plus que la maintenance des joints de fente.
Utilisez une conception à couplage mécanique lorsque l'axe a besoin d'une ou plusieurs des fonctions suivantes :
- La synchronisation directe est obligatoire.
- L'application nécessite des guidages linéaires, des freins ou des amortisseurs intégrés.
- La course dépasse la famille magnétique pratique après contrôle du support du tube et de la déformation.
- Les équipes de maintenance doivent accéder sur site aux bandes d'étanchéité et aux racleurs pour les inspecter et les remplacer sans déposer tout l'axe.
- La force du procédé doit rester synchronisée pendant de brèves variations de charge, tandis que les exigences de sortie, de guidage et d'amortissement restent dans les valeurs du catalogue.
Une liaison directe ne signifie pas une force illimitée. La pression et l'alésage déterminent toujours la poussée théorique, tandis que la construction du produit détermine la sortie réelle, les charges de guidage, les moments, la vitesse et la capacité d'amortissement. Les données OSP-P de Parker indiquent par exemple une sortie théorique de 3 016 N et une sortie réelle de 2 600 N pour le vérin de base de 80 mm à 6 bar. La bande d'étanchéité est un élément de maintenance, mais son intervalle de remplacement ne peut pas être prédit à partir du seul type de couplage. La durée de vie varie avec l'alignement, la contamination, la vitesse, la pression, l'impact sur la butée, les produits de nettoyage et les dommages d'installation. Parker annonce des intervalles de service jusqu'à 8 000 km pour la famille OSP-P : il s'agit d'une revendication produit dans des conditions spécifiées, et non d'une règle universelle (Parker, 2026).
Les conceptions mécaniques peuvent aussi convenir aux environnements propres ou agressifs lorsque la série choisie propose les bandes, racleurs, matériaux et options certifiées appropriés. Parker propose des versions OSP-P salle blanche et ATEX. C'est pourquoi la colonne environnement d'une matrice de sélection doit nommer l'option produit, et pas seulement indiquer « magnétique » ou « mécanique ».
Charge du guidage, force latérale et précision de positionnement
La méthode de sélection MY1 de SMC vérifie la masse de charge, le moment statique, le moment dynamique à l'impact sur la butée et un facteur total de charge du guidage inférieur ou égal à 1,0. Elle précise aussi que le MY1B de base ne garantit pas le parallélisme en déplacement (SMC MY1B, 2024). Le style de couplage ne détermine donc pas à lui seul la capacité de charge latérale ou la précision de positionnement.
Le moment du guidage est l'effet de rotation créé par une force appliquée à distance de l'axe du guidage. Le matériel de couplage déplace le chariot, mais le guidage contrôle son orientation. Un outil déporté peut créer un tangage, un roulis ou un lacet même lorsque sa masse semble faible, et le moment augmente avec le déport :
M = F · L
M est le moment en newton-mètres, F la force appliquée en newtons et L la distance perpendiculaire entre l'axe du guidage et la force, en mètres. Doubler le déport du support double le moment sans modifier la masse de la charge.
Pour l'OSP-P de Parker, le catalogue combine les termes normalisés de charge et de moment en un facteur charge-moment. Sous une forme simplifiée pour les valeurs applicables au modèle choisi :
LMF = F/F_max + |M_x|/M_x,max + |M_y|/M_y,max + |M_z|/M_z,max ≤ 1
F est la charge externe du chariot, tandis que M_x, M_y et M_z sont les moments appliqués. Utilisez l'équation exacte et les limites publiées pour la version de guidage sélectionnée. Ne transférez pas les valeurs entre les configurations à guidage de base, à paliers de glissement, à galets et à guidage linéaire. Le positionnement nécessite aussi sa propre spécification. La répétabilité en deux positions sur des butées amorties est différente du parallélisme de déplacement, du positionnement intermédiaire ou du contrôle de trajectoire de type servo. Si le procédé exige un arrêt intermédiaire précis, spécifiez le retour, la stratégie de vanne, la butée externe, le frein ou l'axe électrique. « Le couplage mécanique est plus précis » n'est pas une exigence exploitable.
Pour d'autres exemples de géométrie de charge dommageable, consultez le guide sur la charge latérale des actionneurs linéaires.
Méthode de sélection en cinq étapes
Le flux de sélection MY1 examine la masse de charge, le moment admissible, l'amortissement, la disposition des orifices et le montage des capteurs avant le choix du modèle. Les instructions CY3B ajoutent la force d'entraînement admissible et les limites de fonctionnement vertical (SMC MY1, 2015 ; SMC CY3B, 2024). Une comparaison fiable suit cet ordre au lieu d'attribuer des avantages génériques.
Étape 1 : calculer la demande réelle d'entraînement
Commencez par la masse mobile, l'accélération cible, l'angle de montage, le frottement du guidage, la traînée des tubes ou câbles et la force du procédé externe :
F_demand = m a + m g sin θ + F_f + F_process
m est la masse mobile en kilogrammes, a l'accélération en mètres par seconde carrée, g l'accélération gravitationnelle, θ l'angle d'inclinaison, F_f le frottement et F_process toute force externe de poussée, de serrage ou de coupe. Utilisez la pression au pire cas au niveau de l'actionneur pendant le mouvement.
Étape 2 : contrôler le mécanisme de transfert
Pour un couplage magnétique, comparez la demande aux données de force d'entraînement et de maintien admissibles du fabricant pour l'alésage et l'orientation de fonctionnement exacts. Vérifiez ce qui se passe après un découplage. Pour un couplage mécanique, confirmez la sortie réelle et les limites produit de la liaison au lieu de supposer que le piston peut transmettre chaque newton théorique.
Étape 3 : contrôler le guidage et le montage
Consignez le centre de gravité de la charge, les déports du support, l'orientation du montage, le guidage externe et la position de la butée. Calculez chaque moment statique et dynamique applicable. Une liaison flottante peut être nécessaire lorsqu'un vérin travaille à côté d'un rail linéaire séparé, en particulier sur une longue course.
Étape 4 : contrôler la vitesse et l'énergie d'arrêt
Le temps de cycle influence la force d'accélération, le débit de la vanne, l'impact et l'amortissement. SMC indique 50 à 500 mm/s pour le CY3B standard, tandis que les variantes MY1 peuvent atteindre des vitesses différentes selon le catalogue. La charge autorisée diminue souvent lorsque la vitesse augmente : ne comparez jamais une « vitesse maximale » sans la courbe de charge et d'amortissement correspondante.
Étape 5 : contrôler l'environnement et l'accès maintenance
L'ISO 8573-1 classe les contaminants de l'air comprimé en fonction des particules, de l'eau et de l'huile (ISO, 2010). Ajoutez les dangers externes tels que la poussière de papier, les copeaux métalliques, le liquide de refroidissement, les produits de lavage, les projections de soudure et la température ambiante. Confirmez ensuite comment le personnel de maintenance inspectera le chemin du chariot, les bandes, les guidages, les capteurs et les butées.
Le comportement en cas de défaillance compte. Si un coincement doit se libérer sans plier l'outillage, un découplage magnétique contrôlé peut être utile. Si le procédé ne tolère pas la séparation piston-chariot, une liaison mécanique peut être préférable, mais son système d'étanchéité et de guidage doit rester accessible.
| Condition d'application | Meilleur point de départ | Contrôles catalogue qui décident |
|---|---|---|
| Tube sous pression fermé nécessaire | Magnétique | Force de maintien, force d'entraînement admissible, protection de surface, certification |
| Forte demande directe d'entraînement | Mécanique | Force réelle, pression, limite de liaison, configuration du guidage |
| Charge déportée ou en porte-à-faux | Version guidée de l'un ou l'autre type | Tangage, roulis, lacet, moment dynamique, précision du rail |
| Levage vertical | Aucun type par le couplage seul | Prévention de chute, charge verticale admissible, frein ou verrou, analyse des risques |
| Poussière ferreuse ou débris d'abrasion | Conception protégée propre au produit | Racleurs, capots, attraction des débris magnétiques, accès au nettoyage |
| Longue course | Souvent mécanique ou à câble | Support du tube, déformation, alignement du guidage, amortissement et débit |
| Salle blanche ou lavage | Option produit certifiée | Matériaux, lubrification, émissions, corrosion et compatibilité de nettoyage |
Le guide plus large sur les types de vérins pneumatiques sans tige est utile lorsque des conceptions à câble et des glissières guidées sont également envisagées.
Que faut-il envoyer dans la RFQ ?
Dans la gamme SMC, le CY3B possède neuf tailles d'alésage de 6 à 63 mm et le MY1B dix tailles de 10 à 100 mm. L'alésage et la course seuls ne permettent pas d'identifier le bon couplage (SMC CY3B, 2026 ; SMC MY1, 2026). Une RFQ utile doit décrire le chemin de force, la charge du guidage, l'environnement et le mode de défaillance acceptable.
Envoyez ces informations avec la demande :
| Champ de la RFQ | Pourquoi il modifie le choix |
|---|---|
| Marque, modèle, alésage, course actuels et photos | Identifie le couplage, les dimensions, les orifices, les capteurs et le risque d'interchangeabilité |
| Pression de service mesurée pendant le mouvement | Établit la force pneumatique disponible sous la demande réelle de débit |
| Masse mobile et temps de course cible | Détermine force, accélération, débit et énergie d'arrêt |
| Centre de charge et déports du support | Révèle les moments de tangage, roulis et lacet |
| Direction de montage | Ajoute les contraintes de gravité et de charge verticale |
| Force externe du procédé | Inclut poussée, raclage, serrage, traînée des tubes et chaînes porte-câbles |
| Méthode de fin de course | Détermine la charge sur l'amortissement, l'amortisseur et la butée |
| Environnement | Filtre poussière, copeaux, lavage, produits chimiques, corrosion et température |
| Précision requise | Sépare la répétabilité de butée de la précision de déplacement et du positionnement intermédiaire |
| Mode de défaillance acceptable | Établit si le découplage, la fuite ou la perte de synchronisation sont tolérables |
Pour un remplacement, ajoutez des photos de la plaque signalétique, des deux flasques, du chariot, de l'axe complet installé, du guidage, du support de charge et de toute bande d'étanchéité endommagée. Une courte vidéo à faible vitesse peut révéler si la traînée suit une position de course ou change avec le sens. Envoyez le dossier par la page Contact ; la page À propos présente le périmètre d'ingénierie et de fabrication pris en compte lors de l'examen.
FAQ sur le couplage des vérins sans tige : magnétique ou mécanique ?
La force de maintien publiée du CY3B atteint 2 256 N, tandis que Parker indique une sortie réelle OSP-P jusqu'à 2 600 N à 6 bar. Aucun seuil de force universel ne sépare les deux technologies (SMC, 2024 ; Parker, 2025). Les réponses ci-dessous relient la décision aux valeurs du catalogue et au chemin de charge installé.
Quelle est la force maximale d'un vérin sans tige à couplage magnétique ?
Il n'existe pas de maximum universel de 500 N. SMC publie des forces de maintien magnétique CY3B de 19,6 N à 2 256 N sur sa plage d'alésages. La force dynamique utilisable peut être inférieure, car l'accélération, le frottement, l'orientation, la température et les règles de force d'entraînement admissible propres au produit consomment la marge. Vérifiez le modèle exact plutôt qu'un seuil applicable à toute la technologie.
Les vérins sans tige à couplage magnétique sont-ils sans maintenance ?
Aucun actionneur pneumatique n'est automatiquement sans maintenance. Une conception magnétique supprime la longue bande d'étanchéité fendue, mais les joints de piston, les bagues d'usure, les paliers du chariot, les surfaces du tube, les orifices, les capteurs et les guidages exigent toujours une qualité d'air et une inspection adaptées. La documentation CY3B de SMC mentionne la rétention de lubrification et les bagues d'usure : les composants coulissants restent donc partie intégrante de la conception.
Un vérin à couplage mécanique peut-il supporter davantage de charge latérale ?
Pas par le couplage seul. La charge latérale et les moments de tangage, de roulis ou de lacet dépendent de la configuration du guidage choisie. SMC propose cinq types de guidage MY1 et exige des contrôles séparés de masse de charge, de moment statique et de moment dynamique. Un vérin mécanique de base peut encore nécessiter un guidage externe ou une liaison flottante lorsque la charge est déportée.
Quel couplage convient le mieux au lavage ou à la salle blanche ?
Un tube magnétique fermé peut simplifier la limite de pression, mais le type de couplage ne prouve pas l'aptitude au lavage ou à la salle blanche. Vérifiez les matériaux résistants à la corrosion, la lubrification externe, les racleurs, les joints, la compatibilité avec les produits de nettoyage, les capteurs, la protection contre les infiltrations et la certification. Parker propose des versions OSP-P salle blanche spécifiques, ce qui montre que les conceptions mécaniques peuvent aussi servir dans des environnements contrôlés.
Que se passe-t-il si un vérin sans tige magnétique se découple ?
Le piston interne peut se déplacer sans le chariot externe jusqu'à ce que les ensembles d'aimants soient de nouveau synchronisés. SMC demande de rétablir le couplage hors position en fin de course et avertit qu'une charge verticale excessive peut détacher le couplage et faire tomber la charge. Prévoyez des protecteurs, une détection et des dispositifs de maintien de charge lorsque la séparation crée un risque.