Par Dominique DUBOIS

Comme expliqué dans la précédente édition de cette Revue, les solutions de contrôle et de mesure sans contact sont économiques, rapides et prennent en charge facilement cent pour cent des pièces sur la chaîne de fabrication ou de montage. D’autres secteurs de la mesure et du contrôle ont également le vent en poupe et sont appelés à se développer encore dans les mois à venir, notamment celui des capteurs de mesure destinés à la fabrication, par opposition aux mesures “d’expertise”. TRAMETAL s’en est déjà fait l’écho dans le numéro 89, pages 42 à 46, mais des nouveautés sont apparues à Sinsheim au salon Control 2005. Ces capteurs ont à relever un double défi, devenir à la fois plus résistants et, aussi, toujours plus précis dans un environnement difficile, tandis que l’on demande aux logiciels de traiter les données toujours plus vite. Voici, à titre d’exemple, quatre produits représentatifs de la mesure “en ligne”.

Calibration de palettiseurs et de machines-outils
Avec son système portable MT Check, la fabricant IBS se fait fort de faire aussi bien que les procédés à lasers interférométriques tout en étant plus rapides, plus économiques et plus simples d’utilisation. Il s’agit d’un capteur
triple auto-centrant à monter dans la broche de la machine qui vient mesurer une règle spéciale munie d’un alignement de sphères en céramique (fig. 1). Ces sphères sont positionnées à ± 1 µm + L/1000, tandis que la précision des capteurs ressort à 0,1 µm. Les erreurs sur les trois axes linéaires sont identifiées et les corrections générées par le logiciel sous forme de codes ISO. Les mesures sont transmises par une sortie filaire en PCMCIA. Un analyseur pour broche de machine-outil vient s’ajouter au système pour un diagnostic complet suivant la norme ISO 230-3. Entre trois et cinq capteurs capacitifs, d’une précision de 0,1 µm, permettent de caractériser les six mesures de défauts d’une broche et leur évolution. Le produit, conçu par LION Precision, est facile à mettre en œuvre et les mesures rapides à effectuer. Plusieurs types de capteurs sont disponibles et se montent dans un mandrin à pinces classique.

Fig. 1 - Les règles avec les sphères en céramique sont livrables en une longueur jusqu’à 2 m pour les grandes machines. Les trois capteurs auto-centrants sont bien visibles.

Technologie pour un nouveau capteur
Un capteur embarqué TS 440, de taille réduite, vient rejoindre chez HEIDENHAIN le modèle TS 640 dans son offre en palpeur 3D. Muni d’une nouvelle électronique compacte et à basse consommation, bien entendu il utilise le palpeur 3D à commutation optique de son aîné et tient dans un diamètre de 49 mm pour une hauteur sous cône de 63 mm. Le commutateur optique présente l’avantage de fonctionner sans contact et il est auto-calibré par une fonction embarquée intelligente, l’ACS. Le flux lumineux émis par une diode de puissance est focalisé par un jeu de lentilles sur une cellule photo-électrique. Lorsque la tige de palpageest déviée, le point lumineux est déplacé et le signal s’interrompt. Cette construction de palpeur ne craint ni les vibrations, ni les mouvements brusques et la position de repos ne génère aucune contrainte sur l’appareil. La précision ressort à ± 5 µm avec une reproductibilité de ± 1 µm à 1 m/mn. Un dispositif de soufflage intégré permet de nettoyer la surface de palpage. La transmission des données se fait par infrarouge, avec un ou deux récepteurs, ou bien avec un capteur centre-broche pour les cas difficiles. Le palpeur n’est activé qu’au moment de lancer un cycle de contrôle et il est coupé immédiatement après. La reconnaissance de bruts, le dégauchissage des bruts sur table ou palettes, les contrôles en cours ou en fin de cycle de fabrication et la numérisation de surfaces sont les applications les plus courantes de ce type de produit (fig. 2 et 3). Pour l’instant, les macros de compatibilité sont prévues avec les commandes numériques de la marque mais celles adaptées aux autres constructeurs ne vont manquer de suivre avec les logiciels d’exploitation correspondants, en option. Le coût annoncé de 3300 euros avec un HSK 63 est des plus raisonnable pour un produit capable de s’amortir très rapidement vu les économies de temps et les gains de qualité réalisables.

Fig. 2 - Le capteur TS 440 est construit sur le même principe, mais il est d’un encombrement nettement plus réduit, que son aîné, le capteur TS 640. Les piles lithium standard sont échangeables par l’utilisateur.

Fig. 3 - Le principe du capteur à commutation optique est aisé à comprendre en examinant cette vue en coupe qui montre, notamment, le jeu de lentilles supporté par l’axe du palpeur.

Numérisation à grande vitesse des familles de pièces
Une nouvelle technique de mesure “Renscan Dynamic Compensation” lancée par RENISHAW permet aux utilisateurs de machines à mesurer de palper à grande vitesse en conservant des niveaux de précision élevés. En effet, les performances de lecture d’un capteur se dégradent très vite avec la vitesse et cette limitation était particulièrement gênante sur les machines installées le long des lignes d’usinage, là où les opérateurs ont besoin de réponses rapides. Renscan DC est une méthode de compensation capable de tenir compte de la différence relevée lors de deux mesures d’une pièce type, la première effectuée d’abord à vitesse lente, puis la deuxième à vitesse de travail. Le contrôleur UCC du système crée une carte de compensation dynamique pour un profil donné, et pour toutes les pièces suivantes avec un profil approchant peuvent être mesurées à vitesse élevée. Le principe est basé sur le fait que les erreurs dynamiques à grande vitesse sont, certes, élevées mais répétitives pour des conditions similaires. Ce moyen d’améliorer les performances d’une machine à mesurer ou de tout autre système de mesure par capteur, y compris embarqué, n’a pas manqué d’attirer l’attention au salon de Sinsheim (fig. 4).

Fig. 4 - Le système RenScan équipe ce capteur motorisé REVO présenté au salon de Sinsheim.

Mode de détection original par sonde et aiguilles
Le fabricant MSC propose un système de surveillance d’outils par sonde et aiguille (fig.5). Foin ici des lasers et autres capteurs. Une sonde est montée coaxialement à la, ou aux broches, et une aiguille de contact balaie, sur ordre, la zone où une pièce ou un outil doivent se trouver pour transmettre ses résultats à la CNC via des contacts à relais. Le procédé peut sembler passéiste mais sa fiabilité est reconnue, tout comme son coût alléchant avec son adaptabilité aux machines les plus diverses telles que transferts rotatifs et lignes de montage automatiques qui nécessitent un nombre important de ces capteurs. L’appareil est étanche, robuste et l’aiguille se change en un tournemain. Les vitesses de déplacement et d’approche de l’aiguille sont réglables pour ne pas endommager les très petits outils. Une version, le BK Mikro 8 permet de palper axialement, ce qui est fort utile en cas d’installation dans un changeur d’outils, par exemple. Une programmation est possible via Profibus et jusque cent vingthuit outils peuvent être mis en mémoire sur un seule sonde. Une autre version linéaire LN peut couvrir jusque 100 mm axialement, même si les versions 4 et 7 en balayages latéraux ou bilatéraux sont les plus utilisées.

Fig. 5 - La sonde et l’aiguille de contact de balayage latéral sont bien visibles. Seule une trop forte pression d’arrosage peut gêner cette détection.

Un nouveau type de détecteurs acoustiques a été dévoilé par la firme THK, destiné à simplifier considérablement le travail cosistant à diagnostiquer les dommages que subissent les glissières et les vis à billes sans avoir à effectuer aucun démontage de la machine. De plus, ces détecteurs à émission acoustique ne sont en aucun cas affectés par les vibrations. Selon leur fabricant, ils permettent aux ateliers d’examiner les oscillations en provenance de différents éléments de la machine. Ces détecteurs fonctionnent sur des longueurs d’onde acoustiques spécifiques séparées répondant à celles élastiques des déformations ou fissures provenant d’autres sons émis par l’entraînement d’un déplacement linéaire.