Jauges de contrainte appliquées sur une roue dentée.

Un composant devient capteur

Grâce à un savoir-faire : roues dentées, boulons de charge, boîtes de vitesse et autres  composants mécaniques peuvent être convertis en capteurs pour mesurer une force, des  contraintes ou un couple.

Les essais et les contrôles permanents sont extrêmement importants dans le développement de produits et dans leur fabrication. Les paramètres physiques tels que la force, le couple, et la contrainte sont principalement mesurés afin d'obtenir des données plus précises sur l’état de charge d’un matériau, sur la durabilité d’un produit  et sur les points faibles d’une structure.

Les capteurs spéciaux, habituellement équipés de jauges de contrainte, sont normalement utilisés pour ce type d’opérations. Les principaux avantages de ces capteurs sont leur grande précision et très bonne fiabilité. Toutefois, il y a parfois des situations où l'installation de capteurs n'est pas possible ; par exemple dans un endroit où il y a très peu d'espace. Cela peut être dans une machine ou dans un quelconque produit et composant.

Une option de plus en plus répandue et attrayante est d'explorer la possibilité de créer un capteur à partir du composant client existant. Pour le client cela implique peu de changement, HBM étudie et réalise l’équipement de mesure nécessaire directement dans la machine ou le composant existant.

L’avantage de cette solution est de pouvoir répondre aux applications dans lesquelles l’espace requis est réduit et l’instrumentation n’a aucune influence sur la structure même de l'objet équipé.

 

Capteurs de couple sur demande

HBM a une très grande expérience dans cette technologie de mesure spécifique. Un exemple typique de ce type de réalisation est un capteur de couple spécifique directement développé dans une chaine  de transmission d’un client.

Les transmissions véhicules ont d’excellentes performances lorsque la boite de vitesse et le moteur sont parfaitement assortis. Le couple de transition du moteur à la boite de vitesse détermine la conception des composants. Cependant, pour faire la mesure, il y a très peu d’espace disponible pour y insérer un capteur de couple. Et comme les clients sont de plus en plus exigeants en termes d’exactitude, un capteur monolithique extrêmement plat a été conçu en acier inoxydable haute résistance, avec des interfaces mécaniques identiques à la pièce d’origine. Ce capteur est capable de fonctionner à des températures ambiantes jusqu'à 120°C.  

Les erreurs de linéarité et de réversibilité sont inférieures à 0.1%. La conception et la construction ont été optimisées de manière à compenser les effets des efforts axiaux, latéraux et de flexion. Les données sont transmises sans contact avec une résolution de 16 bits, en utilisant une télémétrie numérique de 1 kHz.

 

Les avantages de cette solution sont évidents :

  • Il n’est pas nécessaire d’installer un capteur.
  • Le comportement mécanique de la boîte de vitesse ne change pas.
  • Il est possible de faire des mesures en continu sur de longues périodes.
  • La gamme de température de fonctionnement s’étend de -20° et +120°C.
  • La robustesse du capteur permet de l’utiliser en permanence.
  • Le capteur est insensible aux interférences électromagnétiques (CEM).

Partener Proche & Fidèle

Le développement d’une solution technologique spécifique client directement sur un composant existant est non seulement applicable à la mesure de couple, mais également à  beaucoup d'autres applications.

La coopération précoce entre le développeur du produit et le fournisseur de capteurs est essentielle pour concevoir un tel capteur. Chez HBM, l'équipe des capteurs spéciaux développe les capteurs appropriés à partir d’analyses par éléments finis. Par conséquent, les jauges de contrainte nécessaires peuvent être installées directement en fabrication ou sur site. Le client bénéficie d’une technologie de mesure de précision intégrée directement et sans délais dans son système.

En plus de la production individuelle de capteurs spécifiques clients (utilisés principalement pour des essais et des contrôles), il est également possible de développer et de produire des capteurs OEM selon les propres exigences du client. Ces capteurs « OEM » sont couramment utilisées pour mesurer des contraintes et des poids dans de très nombreuses industries, comme celles du secteur automobile et des composants médicaux.

Randy Hopkins est Sensor Business Director chez HBM à l’usine de Marlboro. Avec plus de 28 ans d'expérience dans la conception et la réalisation de solutions faites sur demande et  livrées à de nombreux clients dans le monde entier, il possède une licence de Science en  électrotechnique mécanique de l'université de Dartmouth au Massachusett,.

Cet article a été publié la première fois dans Manufacturing Business Technology

Avantages

  • Pour espace réduit
  • Pratiquement sans aucun impact sur la structure de l'objet ou machine
  • Mesures précises et résultats sûrs.
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