L’intégration de capteurs directement au cœur des accouplements change complètement la façon d’acquérir des données dans la chaîne cinématique. En transformant un composant mécanique de transmission en un véritable fournisseur de données en temps réel, de nouvelles perspectives pour la maintenance prédictive s’ouvrent, notamment l’optimisation des dimensionnements et l’efficacité globale des installations à l’ère de la Smart Factory. Explication par Romain Bourlier de R+W France.

Dans le développement de machines et d’installations modernes, des données de mesure fiables constituent la base de décisions techniques fondées. Qu’il s’agisse du dimensionnement des composants d’entraînement, de la validation de modèles de simulation ou de l’amélioration de systèmes existants, l’acquisition précise des grandeurs physiques de fonctionnement est indispensable. En particulier sur les bancs d’essai, où des cas de charge réalistes sont reproduits, la technique de mesure fournit des informations déterminantes. Une source de données souvent sous-estimée, mais pourtant extrêmement pertinente, est l’accouplement. En tant que composant intégré directement dans le flux de puissance, il permet des mesures de très haute précision exactement aux endroits où apparaissent les sollicitations pertinentes.

Et si nous surveillions le couple, la vitesse de rotation, la température en temps réel ?

Les accouplements sont des éléments centraux de la chaîne d’entraînement. Dans leur version avec capteurs intégrés, ils ne se contentent pas de compenser les désalignements d’arbres et de transmettre les couples, mais enregistrent également des paramètres de fonctionnement essentiels. Leur intégration directe dans des systèmes numériques de surveillance et d’analyse ouvre de nouveaux potentiels pour les applications industrielles. Au lieu de solutions de mesure externes, souvent complexes à intégrer, les données peuvent désormais être collectées directement à différents endroits de la chaîne cinématique. Le couple, la vitesse de rotation et la température peuvent être surveillés en temps réel, ce qui permet une régulation beaucoup plus précise des machines et des installations.

Dans le contexte de la maintenance prédictive ou du dimensionnement adapté aux besoins des installations, les données de charge réelles sont indispensables. Les accouplements intégrant des capteurs mesurent ces valeurs directement dans le flux de puissance et fournissent des résultats fiables. Il est ainsi possible d’éviter les surdimensionnements, d’identifier précocement les points faibles potentiels et de planifier les opérations de maintenance en fonction des besoins plutôt que sur une base calendaire.

Le défi : intégrer le capteur dans la chaîne d’entraînement

L’acquisition de grandeurs physiques dans la chaîne cinématique s’accompagne de nombreux défis techniques. Les capteurs montés en externe nécessitent des composants supplémentaires, des câblages et parfois des adaptations de conception, ce qui augmente à la fois l’encombrement et les coûts. De plus, l’installation et la mise en service exigent souvent des compétences spécialisées, ce qui accroît encore l’effort requis. À cela s’ajoute le risque d’écarts de mesure dus à des influences extérieures, telles que les vibrations ou les variations de température.

R+W a relevé ces défis en développant des accouplements intégrant des capteurs, offrant une solution qui associe performances mécaniques et capteur moderne. Dès 2019, l’idée est née de concevoir un accouplement capable non seulement de transmettre des couples et de compenser les désalignements, mais aussi de fonctionner comme un système de mesure précis. Dans le contexte de l’Industrie 4.0, des concepts de Smart Factory et d’une exploitation des installations respectueuse des ressources, une technologie a été développée apportant une réelle valeur ajoutée aux exploitants de machines.

La solution : le capteur directement intégré dans l’accouplement

Le principe modulaire avec bride intermédiaire intégrant des capteurs permet le montage de différentes variantes (ici un accouplement à lamelles avec demi-coquille ainsi qu’un accouplement de sécurité).

L’avancée technologique décisive a été rendue possible par l’intégration d’un corps de déformation spécifique, inséré dans un composant cylindrique creux à l’aide d’un procédé breveté de montage par emmanchement (press-fit). Cette conception permet la détection extrêmement précise des déformations mécaniques et leur conversion en signaux de mesure fiables.

Au cœur de l’accouplement fonctionne un système sensible composé de jauges de contrainte, d’un amplificateur de mesure et d’une antenne Bluetooth permettant une transmission de données sans fil quasi instantanée. L’ensemble de l’électronique est intégré de manière compacte dans l’accouplement et est alimenté soit par une batterie rechargeable, soit par induction. Aucun câble externe ni adaptation complexe de la chaîne d’entraînement n’est nécessaire.

Grâce à cette conception, l’accouplement peut être intégré sans difficulté dans des systèmes d’entraînement existants, sans encombrement supplémentaire ni influence sur les caractéristiques mécaniques. Le capteur enregistre en continu les données de fonctionnement pertinentes et les transmet à des systèmes de niveau supérieur. Il est ainsi possible de détecter et d’évaluer très tôt des pics de charge ou les premiers signes d’usure.

Des possibilités d’utilisation variées dans différents secteurs

Les accouplements intégrant des capteurs constituent, en recherche et développement, un outil précieux pour la validation de concepts d’entraînement et le dimensionnement précis des composants de machines. Ils réduisent les marges de sécurité inutiles et permettent une surveillance continue de l’état des installations. Les entreprises bénéficient d’une disponibilité accrue des équipements, car les opérations de maintenance peuvent être réalisées en fonction des besoins réels. Cela réduit le risque d’arrêts imprévus et améliore l’efficacité des processus. De plus, les données collectées fournissent des indications sur d’éventuels dysfonctionnements des composants adjacents. Une analyse précoce permet de prendre des mesures ciblées avant que des dommages plus importants ne surviennent.

Perspectives : un concept standardisé et modulaire

Acquisition de données et compensation des désalignements dans un seul produit.

Avec la gamme de modèles iPK, R+W a poursuivi le développement des accouplements intégrant des capteurs et créé une solution standardisée se distinguant par une grande flexibilité, des dimensions compactes et des possibilités d’utilisation modulaires. Une bride nouvellement développée permet un principe de mix & match, grâce auquel l’accouplement peut être réutilisé dans différentes applications et adapté individuellement.

La gamme est entièrement compatible avec le système modulaire R+W et conçue pour être combinée avec des accouplements à soufflet métallique, à élastomère, à lamelles et de sécurité. Grâce à la conception modulaire, les différents composants peuvent être facilement remplacés ou complétés. L’assemblage par vis facilite également un montage et un démontage rapides, ce qui est particulièrement avantageux lors d’opérations de maintenance ou de modifications d’installations.

Les accouplements intégrant des capteurs offrent ainsi non seulement un progrès technologique, mais aussi un avantage économique clair. Ils augmentent la sécurité de fonctionnement, réduisent les coûts et contribuent à une production industrielle plus durable.

Les accouplements comme fournisseurs de données de demain

Avec l’accouplement intégrant des capteurs, R+W a franchi une étape importante vers une technologie d’entraînement intelligente. La combinaison de la fonction mécanique et de la collecte intégrée de données fait de cette technologie un élément clé de la digitalisation dans la construction mécanique. Les entreprises souhaitant optimiser leurs processus et aligner systématiquement leurs installations sur les concepts de l’Industrie 4.0 disposent ainsi d’une solution pratique et pérenne.