Capteurs de couple

Oui. Selon leur conception, les capteurs de couple peuvent mesurer aussi bien des couples statiques que dynamiques. Les capteurs de couple statiques sont utilisés pour mesurer un couple de réaction dans des montages fixes ou à mouvement lent, par exemple lors du contrôle d’outils de serrage, de l’étalonnage, sur des bancs d’essai ou sur des composants de machines stationnaires. Le couple dynamique est généralement mesuré à l’aide de capteurs de couple rotatifs. Ceux-ci mesurent directement le couple sur des arbres tournants ou des chaînes cinématiques et conviennent aux applications impliquant une vitesse de rotation, des cycles de charge, des phases d’accélération ou de freinage. Les applications typiques comprennent les bancs d’essai moteurs et boîtes de vitesses, les chaînes cinématiques, les tests de fin de ligne, la surveillance de production, l’e-mobility, les pompes, les compresseurs, l’énergie éolienne et la robotique. Pour les deux types de mesure, la plage de mesure appropriée, la vitesse de rotation admissible, la dynamique, la connexion mécanique, l’introduction de la force, la réserve de surcharge, le signal de sortie et l’étalonnage sont importants.

Les capteurs de couple sont disponibles, selon leur conception, avec différents signaux de sortie et interfaces. Les capteurs classiques basés sur des jauges de contrainte fournissent souvent un signal de pont en mV/V, qui est traité à l’aide d’un amplificateur de mesure approprié ou d’une électronique de conditionnement du signal. Selon le modèle, des signaux de sortie analogiques tels que ±5 V, ±10 V ou 4–20 mA sont disponibles pour une intégration directe dans des systèmes de commande, des bancs d’essai ou des systèmes d’acquisition de données. Des interfaces numériques telles que USB, CANopen ou RS485 sont également disponibles. Des interfaces de communication supplémentaires telles que EtherCAT, Modbus ou des protocoles personnalisés peuvent être proposées en option. Avec les capteurs de couple rotatifs, le signal de mesure est acquis dans la partie rotative et transmis sans contact à la partie fixe. Il peut ensuite être transmis au système d’évaluation via des sorties analogiques ou numériques. Selon la version, la vitesse de rotation, l’angle ou la puissance peuvent également être mesurés ou calculés. Le choix des signaux de sortie et des interfaces dépend de la plage de mesure, de la dynamique, de la longueur de câble, de l’environnement électromagnétique, de la fréquence d’échantillonnage souhaitée, de la connexion au système de commande, du logiciel du banc d’essai et des exigences d’étalonnage.

Oui. De nombreux capteurs de couple Althen peuvent être personnalisés en fonction des exigences de l’application. En plus des versions standard, Althen propose des conceptions de capteurs sur mesure et des solutions de mesure complètes lorsqu’un capteur de couple standard n’est pas adapté mécaniquement, électriquement ou métrologiquement à l’application. Selon la conception du capteur, les adaptations peuvent porter sur la plage de mesure, les interfaces mécaniques, la conception, les dimensions, le raccordement par bride ou par arbre, les possibilités de connexion et de montage ainsi que la technologie des signaux et des interfaces. Des sorties spéciales, des filtres, des ajustements d’offset, des interfaces numériques ou des protocoles de communication personnalisés peuvent également être envisagés selon les exigences. La personnalisation est particulièrement utile lorsque le capteur doit être intégré dans des machines existantes, des bancs d’essai, des chaînes cinématiques ou des systèmes OEM. Une solution sur mesure peut également être nécessaire en cas d’exigences particulières concernant la vitesse de rotation, la précision, la dynamique, les conditions environnementales, l’espace d’installation, l’étalonnage ou la mesure multicomposante. Althen peut accompagner la sélection, la conception et l’intégration du capteur de couple approprié, depuis une version standard modifiée jusqu’à une chaîne de mesure complète comprenant un amplificateur de mesure, un afficheur, l’acquisition de données, les interfaces et l’étalonnage.

La précision et la répétabilité des capteurs de couple dépendent de la conception et de l’ensemble de la chaîne de mesure. Selon la conception du capteur, la plage de mesure et l’application, des mesures très précises sont possibles. Les capteurs de couple statiques Althen offrent des précisions à partir de ±0,05 % de la pleine échelle. Pour les capteurs de couple rotatifs, outre la précision du couple, la vitesse de rotation, le faux-rond, l’alignement, l’accouplement, les cycles de charge, la transmission du signal et la fréquence d’échantillonnage sont également déterminants. La série SGR510/511/512 présente une linéarité de 0,05 % de la pleine échelle, une répétabilité de 0,05 % de la pleine échelle et une fréquence d’échantillonnage numérique de 4 000 échantillons/s. Toutefois, la précision réellement atteignable n’est pas déterminée uniquement par le capteur. Des influences mécaniques telles que le décalage, les moments de flexion, les forces transversales, les vibrations, les variations de température, les influences des câbles et des amplificateurs ainsi que l’étalonnage de l’ensemble de la chaîne de mesure ont également un impact sur le résultat. Pour obtenir des mesures de couple reproductibles, le capteur doit être sélectionné en fonction de la plage de mesure, intégré mécaniquement avec un bon alignement et un minimum de contraintes, puis étalonné régulièrement.

Les capteurs de couple Althen utilisent principalement le principe de mesure par jauges de contrainte. Les jauges de contrainte sont collées sur un élément de mesure spécialement conçu. Lorsqu’un couple est appliqué au capteur, une très faible déformation en torsion apparaît dans cet élément. Cette déformation modifie la résistance électrique des jauges de contrainte et est convertie en un signal électrique mesurable. Selon la conception, le signal peut être disponible sous forme de signal de pont en mV/V, de signal de sortie analogique ou de signal numérique. Avec les capteurs de couple rotatifs, le signal de mesure est acquis dans la partie rotative et transmis sans contact à la partie fixe, ce qui évite l’utilisation de bagues collectrices sujettes à l’usure. Le principe à jauges de contrainte convient aussi bien aux mesures de couple statiques que dynamiques et permet d’obtenir des mesures précises et reproductibles sur des bancs d’essai, des chaînes cinématiques, des machines, des processus de production et des applications de contrôle qualité. Outre le principe de mesure, la plage de mesure, l’intégration mécanique, l’introduction de la force, le conditionnement du signal et l’étalonnage influencent également la précision de mesure atteignable.

La mesure statique du couple est réalisée dans des applications stationnaires sans rotation, par exemple sur des assemblages vissés ou des points de palier. La mesure dynamique du couple, en revanche, est effectuée sur des arbres en rotation, notamment sur des bancs d’essai ou dans des systèmes d’entraînement. Elle nécessite des capteurs de couple rotatifs avec transmission par télémétrie ou par bagues collectrices.

Selon le modèle, les capteurs de couple rotatifs sont conçus pour différentes plages de vitesse de rotation. Pour les transducteurs de couple SGR510, SGR511 et SGR512, la vitesse maximale est comprise entre 6 000 et 30 000 tr/min, selon la version. La vitesse de rotation admissible dépend de la conception du capteur, de la plage de mesure, de la connexion mécanique, de la géométrie de l’arbre ou de la bride, du montage des paliers, de l’accouplement, du faux-rond, de l’alignement et des charges dynamiques. Outre la vitesse maximale, il faut également tenir compte de la plage de couple, des cycles de charge, des vibrations, de la réserve de surcharge, de la température ambiante, de la transmission du signal et de l’étalonnage. Pour les applications impliquant des vitesses élevées, des variations rapides de charge ou un fonctionnement sur banc d’essai, le capteur de couple doit être sélectionné en fonction de l’ensemble de la chaîne de mesure. Althen peut vous aider à sélectionner un capteur approprié, y compris pour l’intégration mécanique, le conditionnement du signal, la mesure de vitesse et d’angle, l’acquisition de données et l’étalonnage.

es capteurs de couple doivent être étalonnés à intervalles réguliers. La fréquence du réétalonnage dépend de l’application, de la précision de mesure requise, du profil de charge, de la vitesse de rotation, de la dynamique et des conditions environnementales. Un réétalonnage est particulièrement recommandé après une surcharge, un couple de choc, des pics de charge inhabituels, des modifications mécaniques, des réparations, des modifications du système, le remplacement de composants, des écarts de mesure perceptibles ou lorsque le capteur est utilisé dans des conditions exigeantes. Les variations de température, les vibrations, l’humidité, la contamination ou des modifications de l’installation peuvent également affecter la stabilité à long terme du système de mesure. Pour les applications critiques pour la qualité, les bancs d’essai, la surveillance des processus ou les mesures liées à la sécurité, un intervalle d’étalonnage défini doit être établi. Un contrôle ou un étalonnage annuel est courant, mais des intervalles plus courts peuvent être appropriés pour les systèmes fortement sollicités, les mesures dynamiques ou les applications exigeant une précision particulièrement élevée. Althen peut vous aider à déterminer des intervalles d’étalonnage adaptés et propose des services d’étalonnage et de contrôle pour les capteurs de couple et les chaînes de mesure complètes.

La durée de vie des capteurs de couple dépend de l’application, de la conception du capteur et des conditions de fonctionnement. Les principaux facteurs comprennent la plage de mesure, la réserve de surcharge, les cycles de charge, la vitesse de rotation, les vibrations, la température, l’humidité, l’indice de protection, la connexion mécanique, l’alignement et l’étalonnage. Les capteurs de couple statiques ne comportent généralement pas d’éléments de transmission rotatifs soumis à l’usure et peuvent offrir une longue durée de vie lorsqu’ils sont correctement installés et utilisés dans les limites spécifiées. Les capteurs de couple rotatifs dépendent davantage de la vitesse de rotation, du montage des paliers, des cycles de charge et de l’accouplement mécanique. Avec une transmission du signal sans contact, les bagues collectrices sujettes à l’usure sont éliminées, ce qui favorise la stabilité à long terme et réduit les besoins de maintenance. Les facteurs susceptibles de réduire la durée de vie comprennent les surcharges, les couples de choc, les moments de flexion, les charges latérales, les défauts d’alignement, les vibrations, les accouplements inadaptés, une installation incorrecte et des conditions environnementales hors spécifications. Pour favoriser une longue durée de vie, le capteur de couple doit être sélectionné avec une réserve suffisante par rapport au couple maximal attendu, intégré avec un minimum de contraintes mécaniques et contrôlé ou étalonné régulièrement.

Les capteurs de couple sont disponibles, selon leur conception, pour une large gamme de mesures de couple. Les capteurs de couple statiques couvrent des plages de mesure allant du domaine sub-Nm jusqu’à 50 kNm. Ils conviennent ainsi aussi bien aux mesures fines en recherche, développement, étalonnage et contrôle d’outils de serrage qu’à la mesure de couples de réaction élevés sur des bancs d’essai, en construction mécanique et en contrôle qualité. Les capteurs de couple rotatifs sont utilisés pour les mesures sur des arbres tournants et des chaînes cinématiques. Les séries SGR510, SGR511 et SGR512 couvrent des plages de couple allant jusqu’à 13 000 Nm et conviennent notamment aux bancs d’essai moteurs et boîtes de vitesses, aux chaînes cinématiques, aux tests de fin de ligne, à la surveillance de production, à l’e-mobility, aux pompes, aux compresseurs, à l’énergie éolienne et à la robotique. La plage de couple appropriée doit toujours être choisie avec une réserve suffisante par rapport à la charge maximale attendue. Outre le couple nominal, il convient également de prendre en compte la réserve de surcharge, la vitesse de rotation, la dynamique, les cycles de charge, la précision, la conception du capteur, la connexion mécanique, le signal de sortie, les interfaces et l’étalonnage. Pour des exigences particulières, Althen propose également des capteurs de couple personnalisés et des chaînes de mesure complètes.