Sécurité des systèmes pneumatiques · – En cas de débranchement intempestif de tuyaux : Coupez immédiatement l'alimentation en air comprimé. Réalisation des montages pneumatiques

Livre d’exercicesTP 250

Avec CD-ROM

Festo Didactic

567268 fr

Sécurité dessystèmes pneumatiques

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Référence : 567268

Version : 06/2012

Auteurs : Ralph-Christoph Weber, Erwin Orendi

Graphisme : Ralph-Christoph Weber

Mise en page : 06/2012, Ralph-Christoph Weber

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, Allemand, 2013

Internet : www.festo-didactic.com

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et à utiliser aussi des éléments du contenu pour la réalisation de son propre matériel de formation continue

du personnel de son site, à condition d'en mentionner la source, et à les dupliquer pour la formation

continue sur le site. Pour les écoles/universités et centres de formation, ce droit d'utilisation englobe

l'utilisation durant les cours par les élèves, stagiaires et étudiants du site.

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© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268 III

Table des matières

Utilisation conforme ______________________________________________________________________ V

Avant-propos ___________________________________________________________________________ VII

Introduction _____________________________________________________________________________ IX

Instructions et consignes de sécurité _________________________________________________________X

Ensemble de formation « La sécurité dans les systèmes pneumatiques » (TP 250) __________________ XII

Objectifs pédagogiques ___________________________________________________________________ XIII

Correspondance entre objectifs pédagogiques et travaux pratiques _______________________________ XIV

Jeu d'équipement ________________________________________________________________________ XVI

Correspondance entre composants et travaux pratiques ________________________________________ XIX

Notes à l'intention de l'enseignant ou du formateur ____________________________________________ XX

Travaux pratiques et corrigés

TP 1 : Mise en service et appréciation des risques d'un élévateur ___________________________________ 1

TP 2 : Réduction de la force __________________________________________________________________ 9

TP 3 : Réduction de la vitesse ______________________________________________________________ 15

TP 4 : Intégration d'une fonction d'arrêt d'urgence _____________________________________________ 19

TP 5 : Coupure et rétablissement de l’alimentation en air comprimé _______________________________ 25

TP 6 : Coupure et rétablissement de l’alimentation en énergie électrique ___________________________ 31

TP 7 : Surcharge et diagnostic ______________________________________________________________ 37

TP 8 : Montage d'un capot et utilisation du bloc logique de sécurité en contrôleur de porte ____________ 43

TP optionnel : Commande avec Siemens LOGO! _______________________________________________ 51

Travaux pratiques et fiches de travail









IV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

Bases : La sécurité dans les systèmes pneumatiques

1 Sécurité _________________________________________________________________________ I-3

2 Calcul des composants d'un système _________________________________________________ I-6

3 Modes de fonctionnement _________________________________________________________ I-10

4 Conception sûre d'un élévateur de paquets ___________________________________________ I-11

5 onctions de sécurité techniques ____________________________________________________ I-14

6 Arrêt d’urgence __________________________________________________________________ I-43

7 Relais de sécurité ________________________________________________________________ I-46

8 Protecteurs _____________________________________________________________________ I-48

9 Conseils fondamentaux en matière de sécurité en pneumatique __________________________ I-52

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268 V

Utilisation conforme

L'ensemble de formation « La sécurité dans les systèmes pneumatiques » ne doit s'utiliser que :

pour l'usage auquel il est destiné, c'est-à-dire dans le cadre de l'enseignement et de la formation, et

en parfait état sur le plan de la sécurité.

Les composants de l'ensemble sont construits conformément à l’état de l’art et aux règles techniques

reconnues en matière de sécurité. Leur utilisation peut néanmoins mettre en danger la vie et la santé de

l’utilisateur ou de tiers ainsi qu'affecter l'intégrité des composants eux-mêmes.

Le système de formation de Festo Didactic est exclusivement destiné à la formation initiale et continue dans

le domaine de l’automatisation et de la technique. Il incombe à l’établissement de formation et/ou aux

formateurs de faire respecter par les étudiants les consignes de sécurité décrites dans le présent manuel de

travaux pratiques.

Festo Didactic décline par conséquent toute responsabilité pour les dommages causés aux étudiants, à

l’établissement de formation et/ou à des tiers du fait de l'utilisation de ce jeu d’équipement en dehors du

contexte d’une pure formation, à moins que ces dommages ne soient imputables à une faute intentionnelle

ou à une négligence grossière de Festo Didactic.

VI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268 VII

Avant-propos

Le système de formation « Automatisation et Technique » de Festo Didactic part de différents niveaux

d’accès à la formation et objectifs professionnels. C’est dans cette optique qu'est structuré le système de

formation :

ensembles de formation axés sur les technologies ;

mécatronique et automatisation d'usine ;

automatisation de process et technique de régulation ;

robotique mobile ;

usines-écoles hybrides.

Le système de formation « Automatisation et Technique » fait régulièrement l’objet de mises à jour et

extensions tenant compte des derniers développements dans le domaine de la formation et de la pratique

professionnelle.

Les ensembles de formation technologique se penchent sur les technologies suivantes : pneumatique,

électropneumatique, hydraulique, électrohydraulique, hydraulique proportionnelle, automates

programmables, capteurs, électricité et actionneurs électriques.

La structure modulaire du système de formation permet de réaliser des applications allant au-delà des

limites des différents ensembles. Par exemple, il est possible de commander par API des actionneurs

pneumatiques, hydrauliques et/ou électriques.

VIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

Tous les ensembles de formation se composent des éléments suivants :

matériel ;

supports ;

séminaires.

Matériel

Le matériel des ensembles de formation est constitué de composants industriels et systèmes adaptés à une

approche didactique. Le choix et l'exécution des composants faisant partie des ensembles de formation

sont spécialement adaptés aux projets des supports d'accompagnement.

Supports

Les supports dédiés aux différents domaines de spécialité sont de deux types : didactiques et logiciels. Les

supports didactiques, axés sur la pratique, comprennent :

manuels de fond et de cours (ouvrages standard de dispense de connaissances fondamentales) ;

manuels de travaux pratiques (avec explications complémentaires et corrigés types) ;

lexiques, manuels, ouvrages spécialisés (donnant des informations plus détaillées sur des thèmes à

approfondir) ;

jeux de transparents et vidéos (permettant d'illustrer et de rendre plus vivant l'enseignement) ;

posters (pour la visualisation de sujets plus complexes).

Dans le domaine du logiciel, des programmes sont disponibles pour les applications suivantes :

didacticiels (présentation pédagogique et multimédia de contenus de formation) ;

logiciels de simulation ;

logiciels de visualisation ;

logiciels de mesure ;

logiciels de conception et de configuration :

logiciels de programmation d'automates programmables industriels.

Les supports destinés aux formateurs et aux étudiants sont disponibles en plusieurs langues. Ils sont

conçus pour l’enseignement, mais se prêtent aussi à l’autoformation.

Séminaires

Un large éventail de séminaires consacrés aux contenus des ensembles de formation complète l’offre de

formation initiale et continue.

Vous avez des suggestions ou des critiques à propos de ce manuel ?

Envoyez un courrier électronique à : [email protected]

Les auteurs et Festo Didactic se feront un plaisir de tenir compte de vos remarques.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268 IX

Introduction

Le présent manuel de travaux pratiques fait partie du système de formation « Automatisation et Technique »

de la société Festo Didactic GmbH & Co. KG. Ce système constitue une solide base de formation initiale et

continue axée sur la pratique. L'ensemble de formation « La sécurité dans les systèmes pneumatiques »

TP 250 aborde les thèmes suivants :

circuits de sécurité pneumatiques ;

circuits de sécurité électriques ;

utilisation de blocs logiques de sécurité ;

utilisation d'un protecteur mobile (porte de protection).

Le manuel de travaux pratiques « La sécurité dans les systèmes pneumatiques » constitue une initiation à la

sécurité des machines. Il dispense essentiellement des connaissances sur les circuits pneumatiques et

électriques de base visant à augmenter la sécurité dans les automatismes électropneumatiques. La

réalisation des travaux pratiques exige un poste de travail de laboratoire Learnline à alimentation en air

comprimé et bloc d'alimentation électrique de 24 V.

L'emploi du jeu complémentaire TP 250 suppose de disposer de certains composants du jeu d‘équipement

TP 101 (Bases de la pneumatique) ainsi que de certains composants du jeu d'équipement TP 201 (Bases de

l'électropneumatique).

Le jeu d'équipement TP 250 permet de réaliser les circuits des 8 travaux pratiques visant à augmenter la

sécurité de la partie pneumatique d'un élévateur et à utiliser des blocs logiques de sécurité. Les bases

théoriques font partie intégrante du présent manuel de travaux pratiques.

X © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

Instructions et consignes de sécurité

Généralités

Les étudiants ne doivent travailler sur les commandes que sous la surveillance d’une formatrice ou d’un

formateur.

Respectez les indications données dans les fiches techniques des différents composants, en particulier

toutes les consignes de sécurité !

Partie mécanique

Montez solidement tous les composants sur la plaque profilée.

Les capteurs de fin de course ne doivent jamais être actionnés de face.

Risque de blessure lors de la recherche d’erreurs !

Utilisez un outil, par exemple un tournevis, pour actionner les capteurs de fin de course.

Ne mettez les mains dans le montage que quand il est arrêté.

Partie électrique

N’établissez et ne coupez les liaisons électriques qu’en l’absence de tension !

N’utilisez que des câbles dotés de connecteurs de sécurité pour réaliser les branchements électriques.

N’utilisez que des très basses tensions de 24 V DC maximum.

Pneumatique

Ne dépassez pas la pression maximale admissible de 600 kPa (6 bar).

N’appliquez l’air comprimé qu’après avoir branché et assujetti tous les tuyaux.

Ne débranchez pas de tuyaux sous pression.

Risque de blessure à la mise sous pression !

Des vérins peuvent se mettre en mouvement intempestivement.

Risque d'accident au débranchement intempestif de tuyaux !

– Utilisez les tuyaux les plus courts possible.

– Portez des lunettes de protection.

– En cas de débranchement intempestif de tuyaux :

Coupez immédiatement l'alimentation en air comprimé.

Réalisation des montages pneumatiques :

Reliez les appareils avec des tuyaux en plastique d'un diamètre extérieur de 4 mm ou de 6 mm. Enfichez

ensuite le tuyau jusqu'en butée sur le raccord.

Avant de procéder au démontage, coupez l’alimentation en air comprimé.

Démantèlement des montages pneumatiques :

Appuyez sur la bague de déverrouillage bleue pour débrancher un tuyau.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268 XI

Les plaques supports des appareils sont dotées de la variante de fixation A, B ou C :

Variante A, fixation par enclipsage

Équipements légers ne supportant pas de charge (p. ex. distributeurs). Enclipsez simplement les

équipements dans la rainure de la plaque profilée. Désolidarisation des appareils par actionnement du

levier bleu.

Variante B, fixation par rotation

Équipements pouvant supporter des charges moyennes (p. ex. actionneurs). Ces équipements se fixent sur

la plaque profilée par vis à tête rectangulaire. La fixation ou désolidarisation s’opère à l'aide de l'écrou-

poignée bleu.

Variante C, fixation par vissage

Pour équipements supportant de lourdes charges ou rarement désolidarisés de la plaque profilée (p. ex.

distributeur de mise en circuit avec filtre-manodétendeur). Les éléments se fixent par vis à tête cylindrique

et écrou en T.

Conformez-vous aux indications des fiches techniques des différents équipements.

Un chronomètre est nécessaire pour évaluer les commandes réalisées. Le chronomètre permet de :

régler les limiteurs de débit unidirectionnels de sorte que le temps de course soit conforme à la

consigne,

régler les temporisateurs.

XII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

Ensemble de formation « La sécurité dans les systèmes pneumatiques »

(TP 250)

L'ensemble de formation TP 250 se compose d’une multitude de moyens de formation. L'objet de cette

partie de l'ensemble de formation TP 250 est la sécurité.

Composants importants du TP 250

Poste de travail bien stable avec plaque profilée Festo Didactic

Compresseur (230 V, 0,55 kW, 800 kPa = 8 bar maximum)

Jeux d’équipement ou composants (p. ex. vérins, distributeurs, compteurs à présélection, modules de

séquenceur, éléments logiques, capteurs de proximité pneumatiques)

Moyens pédagogiques optionnels (p. ex. voyants, distributeur 5/3, charge en traction/poussée)

Modèles pratiques

Équipements complets de laboratoire

Supports

Le support associé à l'ensemble de formation TP 250 comprend un manuel de travaux pratiques. Ce manuel

de travaux pratiques contient pour chacun des 8 travaux pratiques le corrigé de chacune des fiches de

travaux pratiques, les fiches de travaux pratiques du recueil et un CD-ROM. Le recueil de travaux pratiques

se compose, pour chacun d'entre eux, de fiches de travaux pratiques prêtes à l'emploi.

Des fiches techniques des composants matériels sont fournies sur le CD-ROM avec l'ensemble de formation.

Documents de formation

Manuels de cours Initiation TP101

Initiation TP201

Manuels de travaux

pratiques

La sécurité dans les systèmes pneumatiques

Supports didactiques

optionnels

Logiciel de simulation FluidSIM® Pneumatique

WBT Sécurité

Séminaires

SEP-PILZ Conception pneumatique et électrique sûre de machines et installations

P141 Circuits sûrs pour l'agent d'entretien

SAFETY-AL Circuits de sécurité en pneumatique et électropneumatique pour la formation professionnelle

SAFETY2 Sécurité en pneumatique et électropneumatique pour ingénieurs d'études

SAFETY3 Calcul des circuits de sécurité selon la norme NF EN ISO 13849-1 à l'aide du logiciel SISTEMA

Pour les lieux, dates et prix, veuillez consulter la version à jour du programme des séminaires.

Vous trouverez d’autres moyens de formation dans nos catalogues et sur Internet. Le système de formation

« Automatisation et Technique » fait régulièrement l’objet de mises à jour et extensions. Les jeux de

transparents, films, CD-ROM et DVD ainsi que les différents ouvrages sont proposés en plusieurs langues.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268 XIII

Objectifs pédagogiques


Savoir sélectionner les principales normes concernant la sécurité d'une machine.

Savoir réaliser l'appréciation des risques d'une machine simple.

Avoir monté et mis en service un élévateur.

Avoir détecté les zones dangereuses de l'élévateur et les avoir repérées sur le schéma d'implantation.

Avoir réduit les dangers émanant de l'élévateur.

Avoir assuré un fonctionnement sûr et optimal de la course à vide et de la course de travail.

Savoir comment préserver des manipulations les mesures de sécurité que vous avez prises.

Savoir obtenir une minimisation des risques par réglage de la vitesse.

Savoir nommer les inconvénients possibles de l'utilisation de l'élévateur.

Avoir détecté, réalisé et réglé de manière optimale les modifications à apporter à l'élévateur.

Avoir sélectionné une fonction adéquate d'arrêt d'urgence de l'élévateur.

Connaître les différentes possibilités de réalisation de cette fonction.

Savoir réaliser une fonction d'arrêt d'urgence pneumatique à deux canaux.

Savoir intégrer un bouton coup-de-poing de sécurité dans la commande électrique.

Savoir opérer une remise en service dans les règles.

Savoir signaler l'état d'arrêt d'urgence d'une installation.

Savoir déterminer comment doit se comporter un système en cas de coupure de l'alimentation en air

comprimé.

Savoir utiliser des capteurs de détection d'une coupure de l'air comprimé.

Savoir assurer le rétablissement sans danger de l'alimentation en air comprimé.

Connaître le comportement nécessaire d'un système en cas de coupure de l'énergie électrique.

Savoir utiliser des composants pneumatiques adéquats pour mettre un système dans un état d'arrêt

d'urgence sûr.

Savoir utiliser un bloc logique de sécurité et en connaître le mode de fonctionnement.

Savoir signaler l'état de fonctionnement de l'élévateur.

Savoir détecter une surcharge par surveillance d'état.

Savoir prendre les mesures adéquates pour en supprimer la cause.

Connaître d'autres possibilités adéquates de déclenchement d'un arrêt d'urgence.

Obtenir une augmentation du niveau de performances de l'élévateur par augmentation du degré de

couverture du diagnostic.

Savoir intégrer dans l'installation un autre composant visant à augmenter la sécurité.

Connaître d'autres possibilités adéquates de déclenchement d'un arrêt d'urgence.

XIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

Correspondance entre objectifs pédagogiques et travaux pratiques

TP 1 2 3 4 5 6 7 8

Objectif

Savoir sélectionner les principales normes concernant la

sécurité d'une machine. •

Savoir réaliser l'appréciation des risques d'une machine

simple. •

Avoir monté et mis en service un élévateur. •

Avoir détecté les zones dangereuses de l'élévateur et les avoir

repérées sur le schéma d'implantation. •

Avoir réduit les dangers émanant de l'élévateur. •

Avoir assuré un fonctionnement sûr et optimal de la course à

vide et de la course de travail. •

Savoir comment préserver des manipulations les mesures de

sécurité que vous avez prises. •

Savoir obtenir une minimisation des risques par réglage de la

vitesse. •

Savoir nommer les inconvénients possibles de l'utilisation de

l'élévateur. •

Avoir détecté, réalisé et réglé de manière optimale les

modifications à apporter à l'élévateur. •

Avoir sélectionné une fonction adéquate d'arrêt d'urgence de

l'élévateur. •

Connaître les différentes possibilités de réalisation de cette

fonction. •

Savoir réaliser une fonction d'arrêt d'urgence pneumatique à

deux canaux. •

Savoir intégrer un bouton coup-de-poing de sécurité dans la

commande électrique. •

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268 XV

TP 1 2 3 4 5 6 7 8

Objectif

Savoir opérer une remise en service dans les règles. •

Savoir signaler l'état d'arrêt d'urgence d'une installation. •

Savoir déterminer comment doit se comporter un système en

cas de coupure de l'alimentation en air comprimé. •

Savoir utiliser des capteurs de détection d'une coupure de l'air

comprimé. •

Savoir assurer le rétablissement sans danger de l'alimentation

en air comprimé. •

Connaître le comportement nécessaire d'un système en cas de

coupure de l'énergie électrique. •

Savoir utiliser des composants pneumatiques adéquats pour

mettre un système dans un état d'arrêt d'urgence sûr. •

Savoir utiliser un bloc logique de sécurité et en connaître le

mode de fonctionnement. •

Savoir signaler l'état de fonctionnement de l'élévateur. •

Savoir détecter une surcharge par surveillance d'état. •

Savoir prendre les mesures adéquates pour en supprimer la

cause. •

Savoir intégrer dans l'installation un autre composant visant à

augmenter la sécurité. •

Connaître d'autres possibilités adéquates de déclenchement

d'un arrêt d'urgence. •

XVI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

Jeu d'équipement

Le manuel de travaux pratiques « La sécurité dans les systèmes pneumatiques » dispense des

connaissances sur l'amélioration de la sécurité par des circuits pneumatiques et l'emploi de composants

pneumatiques spéciaux ainsi que par l'utilisation de blocs logiques de sécurité électriques et d'un

protecteur mobile. Le jeu d'équipement « La sécurité dans les systèmes pneumatiques » TP 250 comprend

tous les composants nécessaires à l'acquisition des compétences définies par les objectifs pédagogiques.

La réalisation des circuits nécessite des composants du jeu d'équipement TP 101 et TP 201 -

Électropneumatique ainsi q'un poste de travail de laboratoire Learnline.

Jeu d'équipement TP250 « La sécurité dans les systèmes pneumatiques », Réf. 567264

Composant Référence Quantité

Accumulateur pneumatique de 0,1 l 573281 1

Clapet anti-retour, fonction anti-retour déverrouillable 540715 2

Électrodistributeur 5/3, normalement fermé 567201 1

Clapet anti-retour 153462 1

Poids de 2 kg pour vérin 572778 1

Capot pour vérin 572777 1

Indicateur de mode de fonctionnement 567263 1

Bouton coup-de-poing de sécurité 567261 1

Bloc logique de sécurité pour arrêt d'urgence et protecteur mobile 567262 1

Composants nécessaires du jeu d'équipement TP 201 Électropneumatique Initiation, Réf. 540712


Entrée de signaux, électrique 162242 1

Relais, triple 162241 2

Capteur de fin de course électrique, actionnement par la gauche 183322 1

Capteur de fin de course électrique, actionnement par la droite 183345 1

Électrodistributeur 2 x 3/2 avec LED, normalement fermé 567198 1

Électrodistributeur 5/2 avec LED 567199 1

Capteur de pression à afficheur 151496 1

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268 XVII


Capteur de pression à afficheur 572745 1

Limiteur de débit unidirectionnel 193967 1

Vérin à double effet 152888 1

Capteur de proximité, électronique, avec fixation sur vérin 540695 2

Distributeur de mise en circuit avec filtre-détendeur 540691 1

Bloc de distribution 152896 1

Tuyau en plastique 4 x 0,75, argenté 10 m 151496 1

Composants nécessaires du jeu d'équipement TP 201 Électropneumatique Initiation, Réf. 540712 (continuation)

Composants nécessaires du jeu d'équipement TP 101 Pneumatique Initiation, Réf. 540710


Manodétendeur avec manomètre 539756 1

XVIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

Symboles graphiques du jeu d'équipement

Composant Symbole graphique

Clapet anti-retour, fonction anti-retour déverrouillable 2

1 21

Électrodistributeur 5/3, normalement fermé

Clapet anti-retour

Poids de 2 kg pour vérin

m

Indicateur de mode de fonctionnement

+ + ++ + +

PRD PYE PGN

Bouton coup-de-poing de sécurité

Bloc logique de sécurité pour arrêt d'urgence et protecteur

mobile

S11 S12 S21 S22 13 23 33 41

S34 Y32 14 24 34 42

Input Input K1

Reset/Start K2

Accumulateur pneumatique de 0,1 l

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268 XIX

Correspondance entre composants et travaux pratiques

TP 1 2 3 4 5 6 7 8

Vérin double effet 1 1 1 1 1 1 1 1

Poids de 2 kg pour vérin 1 1 1 1 1 1 1 1

Distributeur de mise en circuit avec filtre-détendeur 1 1 1 1 1 1 1 1

Bloc de distribution 1 1 1 1 1 1 1 1

Capteur de proximité, électronique, avec fixation sur vérin 2 2 2 2 2 2 2 2

Entrée de signaux, électrique 1 1 1 1 1 1 1 1

Relais, triple 1 1 1 2 2 2 2 2

Électrodistributeur 5/2 avec LED 1 1 1

Manodétendeur avec manomètre 1 1 1 1 1 1 1

Limiteur de débit unidirectionnel 2 2 2 2 2 2

Clapet anti-retour, fonction anti-retour déverrouillable 2 2 2 2 2

Électrodistributeur 2 x 3/2 avec LED, normalement fermé 1 1 1 1 1

Électrodistributeur 5/3, normalement fermé 1 1 1 1 1

Bouton coup-de-poing de sécurité 1 1 1 1

Capteur de pression à afficheur 1 1 1 1

Accumulateur pneumatique de 0,1 l 1 1 1 1

Clapet anti-retour 1 1 1 1

Bloc logique de sécurité 1 1 1

Capot pour vérin 1

Capteur de fin de course électrique, actionnement par la

gauche 1

Capteur de fin de course électrique, actionnement par la droite 1

Indicateur de mode de fonctionnement 1 1 1

XX © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

Notes à l'intention de l'enseignant ou du formateur


L'objectif pédagogique général du présent manuel de travaux pratiques est d'augmenter continuellement la

sécurité d'un système électropneumatique. Les enseignements seront tirés de la réponse à des questions

théoriques et de la réalisation pratique des montages. Cette interaction directe entre théorie et pratique est

le garant de progrès rapides et durables. Les objectifs pédagogiques spécifiques sont documentés dans une

matrice, Des objectifs pédagogiques plus concrets sont affectés à chaque travail pratique.

Temps alloué

Le temps nécessaire à la réalisation d’un travail pratique dépend des connaissances préalables de

l'étudiant. On comptera environ 1 heure à 1 heure 1/2 par TP.

Composants du jeu d'équipement

Manuel de travaux pratiques et jeu d'équipement sont adaptés les uns aux autres. Pour les 8 TP, il vous

faudra des composants des jeux d'équipement TP 101, TP 201 et TP 250.

Normes

Le présent manuel de travaux pratiques applique les normes suivantes :

NF EN ISO 12100 Sécurité des machines

NF EN 983 Prescriptions de sécurité relatives aux systèmes et leurs composants de

transmissions hydrauliques et pneumatiques

NF EN 1037 Prévention de la mise en marche intempestive

NF EN ISO 849-1 Parties des systèmes de commande relatives à la sécurité – Principes généraux

de conception

Repérage des solutions

Le texte des corrigés et les compléments donnés dans les graphiques ou diagrammes sont repérés en

rouge.

Repérage dans les feuilles de travail

Les textes à compléter sont repérés sur fond tramé ou par des cases grisées dans les tableaux.

Les graphiques à compléter sont sur fond tramé.

Notes à l'intention de l'enseignant

Les schémas des corrigés de tous les TP se trouvent au format Adobe PDF sur le CD-ROM fourni, dans le

dossier « Schémas ». De nombreux schémas sont disponibles au format A3 pour une meilleure lisibilité,

aussi bien pour les corrigés que comme exercices à l'intention des étudiants.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268 1

TP 1

Mise en service et appréciation des risques d'un élévateur


Lorsque vous aurez fait ce TP, vous aurez appris à

savoir sélectionner les principales normes concernant la sécurité d'une machine ;

savoir réaliser l'appréciation des risques d'une machine simple ;

avoir monté et mis en service un élévateur ;

avoir détecté les zones dangereuses de l'élévateur et les avoir repérées sur le schéma d'implantation.

Problème

Il vous est demandé de construire un élévateur, de le mettre en service, de l'expertiser et de le mettre en

sécurité. Comme l'élévateur est destiné à être utilisé en production, vous avez l'obligation d'étudier sa

conformité aux directives de sécurité et de minimiser les dangers susceptibles d'apparaître en service.

Schéma d'implantation

Élévateur

TP 1 – Mise en service et appréciation des risques d'un élévateur

2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

Contrainte

• Vous disposez des jeux d'équipement TP250 et TP201 ainsi que d'une servante de laboratoire à

plaque profilée.

Travaux à exécuter

1. Sélectionnez les normes se rapportant à la sécurité et les principes de sécurité.

2. Réalisez l'élévateur et mettez-le en service.

3. Effectuez une analyse des risques de l'installation.

4. Déterminez les possibilités techniques de réduire les dangers émanant de la machine.



1. Sélection des normes de sécurité

a) Sélectionnez les normes s'appliquant aux machines. Cochez les normes correspondantes dans le

tableau ci-dessous.

Norme

NF EN 60617, partie 5

EN ISO 13849, partie 1



NF ISO 4414



2. Montage et mise en service de l'élévateur

a) Réalisez l'installation exigée conformément aux schémas qui suivent.

4 2

315

m

1A1

1V1

1M1 1M2

1B1

1B2

Schéma pneumatique

Schéma électrique



Nota :

Fixez le vérin et le poids à l'un des montants verticaux de la servante.

Tenez compte du fait qu'une autre rainure de fixation doit être présente à droite du vérin pour les

composants additionnels nécessaires.

b) Mettez l'élévateur en service et décrivez son fonctionnement.

À l'actionnement de l'interrupteur S1, l'électrodistributeur 1V1 ouvre le passage de 1 vers 4. Le côté

piston du vérin à double effet est alors alimenté en air comprimé, et la tige du piston sort.

À l'actionnement de l'interrupteur S2, l'électrodistributeur 1V1 ouvre le passage de 1 vers 2. Le côté

tige du piston du vérin à double effet est alors alimenté en air comprimé, et la tige du piston rentre.



3. Réalisation d'une analyse des risques de l'élévateur

Examinez l'installation que vous venez de monter sous l'aspect sécurité, en l'imaginant intégrée dans le

dispositif technologique représenté sur le schéma d'implantation.

a) Notez par écrit les points de l'élévateur susceptibles d'être à l'origine des plus grands dangers.

La tige du vérin sort et rentre à toute vitesse et à pleine force. Elle démarre et s'arrête en outre

brusquement. Les forces alors développées sont très grandes et peuvent causer des blessures si l'on

se trouve sur le parcours de la tige. C'est notamment le cas sur le bord des deux convoyeurs.

La brutalité du démarrage et de l'arrêt peut faire tomber le produit transporté de la plate-forme

élévatrice.

b) Quels sont les dangers susceptibles d'émaner des points que vous avez déterminés ? Notez-les par écrit

et repérez dans le graphique ci-dessous les points susceptibles d'être à l'origine des plus grands

dangers pour l'opérateur ou pour le produit transporté.

L'opérateur peut se blesser s'il met les mains dans l'élévateur.

Des membres du corps peuvent se coincer entre plateau élévateur et convoyeur et faire l'objet de

blessures.

L'élévateur peut s'endommager sous l'effet des grandes forces développées par le vérin.

Le vérin lui-même peut s'endommager sous l'effet de ces grandes forces, notamment en fins de

course. Il est en outre soumis à une forte usure.

Le produit transporté peut se coincer entre plateau élévateur et convoyeur et être ainsi endommagé

ou détruit.

Le convoyeur peut s'endommager ou être détruit sous l'effet des mouvements brusques.



Points dangereux

4. Mesures à réduire les dangers

a) Notez par écrit les mesures susceptibles de réduire les dangers sur l'élévateur.

Les mesures possibles sont les suivantes :

réduction de la force du piston du vérin ;

diminution de la vitesse du piston ;

élimination des démarrages et arrêts brusques ;

mesures amenant l'installation dans un état sûr en cas de coupure de l'alimentation en énergie

électrique ou pneumatique ;

mesures de conception visant à augmenter la sécurité de l'installation.



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Table des matières

Travaux pratiques et corrigés









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TP 1

Mise en service et appréciation des risques d'un élévateur


Lorsque vous aurez fait ce TP, vous aurez appris à

savoir sélectionner les principales normes concernant la sécurité d'une machine ;

savoir réaliser l'appréciation des risques d'une machine simple ;

avoir monté et mis en service un élévateur ;

avoir détecté les zones dangereuses de l'élévateur et les avoir repérées sur le schéma d'implantation.

Problème

Il vous est demandé de construire un élévateur, de le mettre en service, de l'expertiser et de le mettre en

sécurité. Comme l'élévateur est destiné à être utilisé en production, vous avez l'obligation d'étudier sa

conformité aux directives de sécurité et de minimiser les dangers susceptibles d'apparaître en service.

Schéma d'implantation

Élévateur



Contrainte

• Vous disposez des jeux d'équipement TP250 et TP201 ainsi que d'une servante de laboratoire à

plaque profilée.

Travaux à exécuter

1. Sélectionnez les normes se rapportant à la sécurité et les principes de sécurité.

2. Réalisez l'élévateur et mettez-le en service.

3. Effectuez une analyse des risques de l'installation.

4. Déterminez les possibilités techniques de réduire les dangers émanant de la machine.



1. Sélection des normes de sécurité

a) Sélectionnez les normes s'appliquant aux machines. Cochez les normes correspondantes dans le

tableau ci-dessous.

Norme





NF ISO 414



2. Montage et mise en service de l'élévateur

a) Réalisez l'installation exigée conformément aux schémas qui suivent.

4 2

315

m

1A1

1V1

1M1 1M2

1B1

1B2

Schéma pneumatique

Schéma électrique



Nota :

Fixez le vérin et le poids à l'un des montants verticaux de la servante.

Tenez compte du fait qu'une autre rainure de fixation doit être présente à droite du vérin pour les

composants additionnels nécessaires.

b) Mettez l'élévateur en service et décrivez son fonctionnement.



3. Réalisation d'une analyse des risques de l'élévateur

Examinez l'installation que vous venez de monter sous l'aspect sécurité, en l'imaginant intégrée dans le

dispositif technologique représenté sur le schéma d'implantation.

a) Notez par écrit les points de l'élévateur susceptibles d'être à l'origine des plus grands dangers.

b) Quels sont les dangers susceptibles d'émaner des points que vous avez déterminés ? Notez-les par écrit

et repérez dans le graphique ci-dessous les points susceptibles d'être à l'origine des plus grands

dangers pour l'opérateur ou pour le produit transporté.

Points dangereux



4. Mesures à réduire les dangers

a) Notez par écrit les mesures susceptibles de réduire les dangers sur l'élévateur.



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Table des matières

Principes de base

1 Sécurité _________________________________________________________________________ I-3

1.1 La sécurité dans les systèmes pneumatiques ___________________________________________ I-3

1.2 Directives se rapportant à la sécurité _________________________________________________ I-4

2 Calcul des composants d'un système ________________________________________________ I-6

2.1 Calcul du vérin ___________________________________________________________________ I-7

2.2 Calcul du distributeur ______________________________________________________________ I-9

3 Modes de fonctionnement _________________________________________________________ I-10

3.1 Position initiale/Arrêt _____________________________________________________________ I-10

3.2 Service normal __________________________________________________________________ I-10

3.3 Mode réglage et maintenance ______________________________________________________ I-10

3.4 Service d'urgence ________________________________________________________________ I-10

4 Conception sûre d'un élévateur de paquets __________________________________________ I-11

4.1 Zones dangereuses_______________________________________________________________ I-11

4.2 Analyse des risques ______________________________________________________________ I-12

4.3 Mesures de prévention des accidents ________________________________________________ I-12

5 Fonctions de sécurité techniques ___________________________________________________ I-14

5.1 Réduire la vitesse ________________________________________________________________ I-14

5.2 Limitation du débit d'alimentation __________________________________________________ I-16

5.3 Limitation du débit d’échappement __________________________________________________ I-16

5.4 Limitation des débits d’échappement et d’alimentation _________________________________ I-17

5.5 Réduire la pression _______________________________________________________________ I-19

5.6 Stopper, arrêter ou bloquer un mouvement ___________________________________________ I-22

5.7 Distributeur à centre fermé ________________________________________________________ I-22

5.8 Clapets anti-retour pilotés _________________________________________________________ I-23

5.9 Unité de blocage _________________________________________________________________ I-27

5.10 Unités de freinage ________________________________________________________________ I-29

5.11 Verrouillage en fin de course _______________________________________________________ I-31

5.12 Vannes d’arrêt ___________________________________________________________________ I-32

5.13 Commande bimanuelle ____________________________________________________________ I-32

5.14 Mise à l’échappement ____________________________________________________________ I-33

5.15 Mise sous pression _______________________________________________________________ I-34

5.16 Absence de force ________________________________________________________________ I-35

5.17 Inverser un mouvement ___________________________________________________________ I-38

5.18 Maintenir pression _______________________________________________________________ I-38

5.19 Sécurité des manipulations, évitement d'un démarrage intempestif _______________________ I-40

5.20 Dispositifs de consignation (« Lockout-Tagout ») _______________________________________ I-41

Table des matières

I-2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

6 Arrêt d’urgence __________________________________________________________________ I-43

6.1 Définition de l'arrêt d’urgence ______________________________________________________ I-43

6.2 Qu'est-ce qui doit se passer à l'actionnement du dispositif d'arrêt d'urgence ? ______________ I-44

7 Relais de sécurité ________________________________________________________________ I-46

8 Protecteurs _____________________________________________________________________ I-48

8.1 Types de protecteurs _____________________________________________________________ I-48

8.2 Dispositifs protecteurs opto-électroniques actifs (rideau lumineux et scanner laser) __________ I-49

8.3 Systèmes de caméra(s) de sécurité __________________________________________________ I-50

9 Conseils fondamentaux en matière de sécurité en pneumatique _________________________ I-52


1 Sécurité

1.1 La sécurité dans les systèmes pneumatiques

Cette formation a pour but de dispenser au personnel des connaissances sur la conception sûre des circuits

pneumatiques d'une machine.

L'air comprimé est à même d'emmagasiner de grandes quantités d'énergie et de restituer très rapidement

cette énergie. En pneumatique, l'air comprimé est le fluide qui permet au système de fonctionner. Compte

tenu des forces énormes développées à des vitesses élevées, les équipements pneumatiques peuvent être

très dangereux.

Les machines doivent donc être conçues de manière à protéger les personnes, les animaux, le matériel et

l'environnement. L'objectif suprême est d'empêcher tout type de dommages corporels et matériels. Les

objectifs de protection peuvent donc s'énumérer comme suit :

Protection des personnes

Protection de l'environnement

Protection contre les explosions et l'incendie

Réduction du bruit

Sécurité des machines

Toutes les personnes s'employant à construire des machines sont également confrontées à des questions

de sécurité et aussi, par conséquent, à des normes. Il convient de noter que les solutions de sécurité

efficaces ne constituent pas nécessairement un obstacle à une production économique, mais contribuent au

contraire à rendre la production plus économique et plus stable. L'Union européenne (UE) fixe des objectifs

généraux de sécurité à l'aide de directives. La directive machines de l'UE décrit les mesures à prendre pour

assurer la sécurité. Cette directive impose une analyse et une appréciation des risques des machines. Il est

évident qu'il n'existe pour ce faire aucune approche technique standard. L'analyse et l'appréciation des

risques doivent s'effectuer pour chaque machine et pour les applications les plus diverses.

Sécurité

I-4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 567268

4Se familiariser avec la notion de sécurité impose d'étudier avec soin l'importance de la sécurité. La phase

de développement d'une machine soulève souvent les questions suivantes :

La machine est-elle toujours sûre ?

La machine est-elle déjà en état d'insécurité ?

Est-elle dangereuse ?

Le problème est qu'il n'existe pas de définition fondamentale de la sécurité. Chacun de ceux qui s'occupent

d'une machine peut interpréter la notion de sécurité selon ses propres critères. Un exemple :

La plupart des gens meurent au lit. Faut-il pour autant considérer le lit comme objet dangereux, voire

mortel ? Est-il préférable de renoncer à aller au lit ? Bien qu'il s'agisse là d'un exemple extrême, on y

retrouve la même approche que celle souvent utilisée quand on parle des dangers de machines.

1.2 Directives se rapportant à la sécurité

Bien que le conflit décrit ci-dessus repose sur le fait qu'il n'existe pas de définition de la sécurité, des

normes ont néanmoins été adoptées pour respecter certains niveaux de sécurité.

Ces normes peuvent se classer comme suit :

Type A : normes fondamentales de sécurité

NF EN ISO 12100 (Principes généraux de conception)

ISO 14121 (Appréciation des risques)

NF EN 4414 (Règles pour l'élaboration et la présentation des demandes de sécurité en systèmes

pneumatiques et leur éléments)

Type B1 : aspects de la sécurité

NF EN 294 (Sécurité des machines – Distances de sécurité pour empêcher l'atteinte des zones

dangereuses par les membres supérieurs)

NF EN 349 (Sécurité des machines – Écartements minimaux pour prévenir les risques d'écrasement de

parties du corps humain)

NF EN ISO 13849-1 (Parties des systèmes de commande relatives à la sécurité – Partie 1 : principes

généraux de conception)

NF EN ISO 13849-2 (Parties des systèmes de commande relatives à la sécurité – Partie 2 : validation)

NF EN 999 (Positionnement des équipements de protection en fonction de la vitesse d'approche des

parties du corps)

NF EN 1037 (Prévention de la mise en marche intempestive)

NF EN 60204 (Équipement électrique des machines)

Sécurité


Type B2 : dispositifs de sécurité

NF EN 1088 (Dispositifs de verrouillage associés à des protecteurs)

NF EN 983 (Prescriptions de sécurité relatives aux systèmes et leurs composants de transmissions

hydrauliques et pneumatiques)

NF EN 418 (Équipement d'arrêt d'urgence – Aspects fonctionnels – Principes de conception)

NF EN ISO 574 (Dispostifs de commande bimanuelle – Aspects fonctionnels – Principes de conception)

NF EN 953 (Protecteurs – Prescriptions générales)

NF EN 61496 (Équipements de protection électrosensibles)

Type C : normes pour machines spéciales

NF EN 201 (Machines de moulage par injection)

NF EN 422 (Machines de moulage par soufflage)

NF EN 415 (Sécurité des machines d’emballage)

NF EN 692 (Presses mécaniques)

NF EN 848 (Sécurité des machines pour le travail du bois)

NF EN 12417 (Machines-outils – Sécurité – Centres d'usinage)

NF EN 13736 (Presses pneumatiques)

NF EN 14070 (Sécurité des machines-outils – Machines transfert et machines spéciales)

Principes fondamentaux de sécurité applicables en pneumatique : EN ISO 13849-2

Utilisation de matériaux appropriés

Calcul et dimensionnement corrects

Séparation des énergies (exceptions possibles)

Limitation de la pression

Limitation de la vitesse et de paramètres analogues

Protection contre le démarrage intempestif

Tenue aux conditions d’environnement