Calculatrice en ligne

Calculatrice en ligne

Pour créer boulon de mesure personnalisée.

Lancer calculatrice

Batarow Sensorik GmbH
Pappelweg 16
18276 Lüssow OT Karow
Germany

Fon:
+49(0)3843/855555
Web:
www.batarow.com
Mail:
Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.




Les axes dynamométriques sont des éléments qui ont fait leurs preuves et qui sont utilisés en métrologie depuis plus de 50 ans. Dans les ouvrages plus anciens, ils sont également appelés vibromètres.

On les appelle aujourd'hui :
  • Axe dynamométrique de mesure de force
  • Axe dynamométrique de mesure de charge
  • KMB (abréviation allemande)
  • Axe de mesure
  • Axe de mesure de force
Dans les régions anglophones, les termes suivants sont utilisés
  • Loadpin
  • Load pin (les deux orthographes sont courantes)

Sommaire 

1. Généralités

    1.1 Principes de mesure

    1.2 Champs de force

2. Instructions générales d'utilisation pour les axes dynamométriques

     2.1 Calcul de la force

            2.1.1 Force indiquée avec introduction de force oblique

            2.1.2 Force résultante en cas d'enroulement

     2.2 Recommandations pour le montage correct d'axes dynamométriques

           2.2.1 Recommandations générales

           2.2.2 Recommandations pour la pose des câbles

           2.2.3 Conditions ambiantes

                     2.2.3.1 Température

                     2.2.3.2 Eau, vapeur et classe de protection IP

           2.2.4 Montage mécanique

           2.2.5 Causes d'erreurs

           2.2.6 Contrôle de l'axe dynamométrique sur le lieu d'installation

           2.2.7 Introduction de force

           2.2.8 Flèche de sortie

           2.2.9 Inversion du sens du signal de sortie

           2.2.10 Fixation des axes dynamométriques

           2.2.11 Montage expérimental

    2.3 Système électrique

           2.3.1 Configuration du système électronique des axes dynamométriques

           2.3.2 Fonction de mise à zéro (Tare)

           2.3.3 Fonction de mise à l'échelle (Scale)

                      2.3.3.1 Configurer la fonction Scale (mode paramétrage 1)

           2.3.4 Valeur de seuil (open collector)

                      2.3.4.1 Configurer la fonction valeur de seuil (mode paramétrage 2)

    2.4 Consignes de sécurité

3. Protection antidéflagrante Atex

 

Généralités

Principes de mesure

Il existe fondamentalement deux types principaux de méthodes de mesure pour les axes dynamométriques : d'une part les méthodes fondées sur la résistance (mesure résistive), d'autre part celles fondées sur le champ magnétique (mesure magnéto-élastique).

Pour les méthodes fondées sur la résistance, on construit un pont de Wheathstone constitué :
  • d'une jauge extensométrique
  • avec application d'une couche mince
Pour les méthodes fondées sur le champ magnétique, on construit un montage avec transformateur. Le corps déformable sert ici de noyau de fer. L'allongement du corps déformable modifie les propriétés magnétiques du matériau et donc la tension électrique à la bobine secondaire.

Champs de force

Toutes les fiches techniques indiquent la charge nominale, la charge de travail, la charge limite et la charge de rupture. Voici la signification de ces concepts :

Charge nominale
Charge de travail
Charge limite
Charge de rupture

Force nominale Fnom
Indique la force jusqu'à laquelle la précision nominale est valable. Ce qui veut dire : si l'axe dynamométrique est sollicité par des forces inférieures à la force nominale, les résultats de mesure correspondent à la précision spécifiée.

Force de travail Fu
Indique la force jusqu'à laquelle l'axe dynamométrique peut être durablement sollicité.

Force limite Fgr
Indique la force jusqu'à laquelle l'axe dynamométrique peut être exceptionnellement sollicité sans que des modifications interviennent dans ledit axe. (un déplacement du point zéro a lieu à l'atteinte de la force limite)

Force de rupture Fbr
Il existe un risque de rupture en cas de dépassement de cette charge.

Instructions générales d'utilisation pour les axes dynamométriques

Calcul de la force

Force indiquée avec introduction de force obliqueforce indiquee avec introduction axes dynamometriques

Il peut arriver que la force introduite change de direction. A l'aide de la figure ci-contre, on peut calculer la force résultante en fonction de l'angle. Angle entre la direction de mesure de l'axe dynamométrique et la force appliquée :

Fr ... force résultante


Fa …force appliquée
 
Fr = Fa * cos(?)



Force résultante en cas d'enroulement

force resultante en cas d'enroulement

Les axes dynamométriques sont souvent utilisés dans des systèmes d'ascenseurs ou de grues. A cet effet, ils sont montés en tant qu'axe dans une poulie à câble. S'il n'y a pas 180° de câble enroulé autour de l'axe, la force résultante est alors inférieure à la somme des

deux forces de câble.

Fr ...   force résultante

Fa … force appliquée

? ...  Angle entre la direction de mesure de l'axe dynamométrique et la force appliquée

Fr = 2*Fa*cos(?)

Recommandations pour le montage correct d'axes dynamométriques

Recommandations générales

  • Conservez dans vos documents les certificats des axes dynamométriques.
  • Avant de monter un axe dynamométrique, vérifiez que la plage de mesure correspond aux exigences de l'application.
  • Notez dans vos documents le numéro de série de l'axe dynamométrique ainsi que son lieu d'installation.
  • Ne jamais soulever ou manipuler l'axe dynamométrique par son câble.
  • Ne pas allonger excessivement le câble de l'axe dynamométrique.
  • A la suite du montage de l'axe dynamométrique, éviter d'utiliser des appareils de soudage, car le courant électrique passe directement par la cellule ou bien l'induction peut détruire la cellule. Le risque peut être réduit en raccordant un câble souple de mise à la terre (cuivre, environ 1cm) entre la structure supérieure et le support inférieur de la cellule.

Dans tous les cas, il est mieux de remplacer, pendant la durée des travaux de soudage, l'axe dynamométrique par un leurre ("dummy") dans la zone proche.

Recommandations pour la pose des câbles

  • Si nécessaire, les câbles de raccordement doivent être protégés par des gaines de protection.
  • Les câbles de l'axe dynamométrique doivent être posés séparément et à une distance raisonnable des câbles haute tension et de charge.

Conditions ambiantes

Température

L'axe dynamométrique est normalement étalonné pour des températures de travail de -10 à +40°C, avec une température limite de -20 à +70°C. Sur demande, les axes dynamométriques peuvent être étalonné pour une autre plage de température.

Lorsque les capteurs sont utilisés à des températures inférieures à 0°C, ils ne doivent pas être nettoyés à la vapeur ou avec des liquides chauds, ce qui produirait de la condensation à l'intérieur de l'axe dynamométrique.

Eau, vapeur et classe de protection IP
Les axes dynamométriques sont fabriqués avec un degré de protection standard IP 65 (d'autres classes de protection peuvent être fournies sur demande).
Assurez-vous que les axes dynamométriques ne soient pas utilisés là où une classe de protection supérieure est nécessaire.

Si l'axe dynamométrique doit être monté dans un renfoncement, il faut utiliser un conduit de purge, une pompe de cale ou autre dispositif de protection.

Assurez-vous que l'axe dynamométrique ne trempe pas dans l'eau.

Montage mécanique

Lors du montage, toujours manipuler l'axe dynamométrique avec prudence. En particulier, ne jamais utiliser un marteau, car l'axe dynamométrique est un transducteur de précision. Afin de garantir la précision, assurez-vous que la seule force qui agisse sur l'axe dynamométrique soit la force massique à mesurer.

Afin de garantir la précision, assurez-vous que la seule force qui agisse sur l'axe dynamométrique soit la force massique à mesurer. Les autres forces qui peuvent agir en provenance de l'environnement, telles que vibrations, chocs, forces dues au vent et températures, peuvent fausser le résultat de mesure ou même détruire l'axe dynamométrique.

Assurez-vous que seules des forces provenant de la direction à mesurer agissent sur l'axe dynamométrique. La direction d'action est presque toujours indiquée par une flèche sur l'axe dynamométrique. En l'absence de flèche, la direction est prévue perpendiculaire à la rainure du support d'axe. Si vous n'êtes pas certain, contactez le fournisseur de l'axe dynamométrique.

Causes d'erreurs

Grâce à sa structure simple et robuste, l'axe dynamométrique n'a besoin d'aucun entretien s'il est correctement monté, son fonctionnement est garanti pendant des années. Toutefois, une erreur peut survenir en raison des problèmes mentionnés plus haut.

Les causes d'erreurs les plus fréquentes sont :
  • Surcharge ou autres sollicitations mécaniques au-dessus des valeurs limites de l'axe dynamométrique.
  • Travaux de soudage à proximité de l'axe dynamométrique
  • Surchauffe
  • Humidité dans l'axe dynamométrique en raison de brusques variations de température
  • Action de produits chimiques
  • Détérioration des câbles de raccordement

Contrôle de l'axe dynamométrique sur le lieu d'installation (uniquement pour les versions sans amplificateur)

Les valeurs qui doivent être mesurées avec un axe dynamométrique fonctionnant correctement peuvent être tirées du procès-verbal de contrôle ; pour des informations sur les codes de couleurs des câbles de raccordement, voir la fiche technique.

Le test d'un axe dynamométrique peut être effectué comme suit :
(Les valeurs indiquées concernent un axe dynamométrique en version standard)

Mesure de résistance du pont de l'axe dynamométrique avec amplificateur débranché. Entre les fils d'alimentation, la résistance (résistance d'entrée) doit être d'environ 375 Ohm.
Entre les fils de sortie du pont, la résistance (résistance de sortie) doit être d'environ 350 Ohm.
Contrôler la résistance entre le corps et les fils de raccordement de l'axe dynamométrique. La valeur mesurée avec un multimètre doit être supérieure à 3000 MOhm.

Avec l'axe dynamométrique raccordé à l'amplificateur, la sortie mV du pont doit être d'environ 0 mV (avec l'axe dynamométrique non sollicité). Si cette sortie est supérieure à 10% du signal de sortie maximal, l'axe dynamométrique doit être remplacé.
Contrôler la sortie à différents niveaux de sollicitation, conformément au certificat de test (voir exemple suivant).

Exemple : sensibilité de l'axe dynamométrique : 2 mV/V Alimentation du pont de l'axe dynamométrique : 10 V


Valeur de mesure à la sortie du pont sans sollicitation (0%) de la cellule de charge : environ 0 mV Valeur de mesure à la sortie du pont avec charge nominale (100%): environ 20 mV

Valeur de mesure à la sortie du pont avec 0,5 fois la charge nominale (50%) : environ 10 mV Pour d'autres niveaux de charge, les valeurs se calculent dans une mesure correspondante.

Pour commander un axe dynamométrique neuf, indiquer toujours le type et le numéro de série de l'axe défectueux.

Introduction de forcedescription de la situation de montage

La description de la situation de montage ("Mounting situation") se trouve à la deuxième page de chaque fiche technique. Cette représentation schématique décrit comment l'axe dynamométrique doit être sollicité. L'axe dynamométrique livré est étalonné exactement dans cette configuration. Une sollicitation différente peut modifier l'étalonnage, voire même engendrer la détérioration ou la destruction de l'axe dynamométrique.












Flèche de sortie

fleche de sortie indique pour celle direction axes dynamometriques

 

La flèche de sortie indique pour quelle direction de sollicitation l'axe dynamométrique délivre un signal positif.

Inversion du sens du signal de sortie

Signal de sortie

Possibilité d'inverser le signal

Signal passif (mV/V)

Permuter +Us et -Us

Sortie de tension (±10V)

Avec des entrées isolées galvaniquement, on peut permuter GNDa et Ua.

Signal de courant (4..20mA)

Pas de modification de direction possible




Si l'action de la force s'écarte de la direction prescrite,

 

il se produit des altérations de la mesure, pouvant aller jusqu'à la destruction de l'axe dynamométrique.

 

Fixation des axes dynamométriques

fixation axes dynamometriques

 

Un axe dynamométrique doit être fixé, afin de bloquer son orientation. Il faut bloquer ce qui suit :

 

 

D'abord le déplacement axial, puis la rotation. Le blocage correct est important pour obtenir
 des résultats précis. On utilise en standard à cet effet un support d'axe selon DIN15058.

Montage du support d'axe :

 

Dans la plupart des cas, les rainures de support d'axe sont réalisées selon DIN15058.

 

Cette norme recommande d'utiliser jusqu'à un diamètre de 100mm un support d'axe, et au-delà deux supports d'axe par axe dynamométrique. Afin d'obtenir des résultats optimaux, un petit interstice est prévu entre le support d'axe et la rainure de support d'axe. Cela permet la libre flexion de l'axe dynamométrique dans le contre-appui.
L'interstice B devrait être d'environ 0,2mm.

Montage expérimental

Un loadpin biaxial (diamètre: 40 mm) qui a chargé avec 100 kN. La charge à différents angles de prouver que. Comme on peut le voir dans le tableau, les forces résultant de là dans la direction x et y. La force résultante et l'angle loup-garou par déterminés.

Download .xls

tableau-axe-dynamometrique

Système électrique

Il est possible de commander soit des axes dynamométriques avec système électronique intégré, soit des axes dynamométriques sous la forme de capteurs passifs avec pont à jauge extensométrique. La section Système électrique est exclusivement destinée aux axes dynamométriques avec système électronique intégré.

Grâce à un filtre numérique, le système électronique intégré possède, en particulier à basses fréquences de 5-105 Hz, un signal de sortie stable, avec peu de bruit de fond et stable au point zéro. La résolution à la sortie analogique est de 4096 parties.

Configuration du système électronique des axes dynamométriques

L'axe dynamométrique avec amplificateur de mesure intégré délivre un signal de sortie analogique de -10,0V à +10,0V, ou bien de 4-20mA. L'affichage dans l'état non sollicité peut, avec la fonction de mise à zéro, être ajusté à 0,0V ou 4mA, ou à d'autres valeurs préréglées en usine.

La sortie de tension ±10V est recommandée si l'on doit mesurée à la fois une sollicitation en compression et une sollicitation en traction.

Fonction de mise à zéro (Tare)

En appliquant une impulsion de commande à l'entrée "Tare", le signal de sortie est automatiquement ajusté à 0,0V ou 4mA. L'impulsion de commande doit être haute pendant au moins 1s puis basse pendant 100 ms.

Veuillez noter que : lors de l'activation du système électronique, il ne doit pas y avoir de signal haut appliqué à l'entrée Tare !

Fonction de mise à l'échelle (Scale)

L'axe dynamométrique dispose optionnellement d'une fonction de mise à l'échelle. Grâce à un niveau haut à l'entrée "Scale", le signal de mesure actuellement appliqué est automatiquement modulé à 10,0V (ou 20mA).

Avant de déclencher la fonction Scale, il faut appliquer la fonction de mise à zéro.

Procédure : le capteur est sollicité mécaniquement à 100% de la charge. En appliquant une impulsion de commande à l'entrée "Scale", le signal de sortie est automatiquement ajusté à 10,0V. L'impulsion de commande doit être haute pendant au moins 5s puis basse pendant 100 ms.

Veuillez noter que : lors de l'activation, il ne doit pas y avoir de signal haut appliqué à l'entrée Scale !

Configurer la fonction Scale (mode paramétrage 1)

La mise à l'échelle de la valeur finale peut également s'effectuer avec moins de 100% de la charge maximale.

La part de la charge d'étalonnage dans la charge maximale peut être réglée par pas de 5% dans le mode paramétrage 1.

Procédure :

  1. Désactiver la tension de service ;

  2. Appliquer l'entrée Scale (gris) à la tension de service (potentiel haut) ;

  3. Activer la tension de service ;

  4. Séparer l'entrée Scale de la tension de service (potentiel haut) ; (le mode paramétrage 1 est maintenant actif)

  5. En appliquant à nouveau le potentiel haut à l'entrée Scale (pendant 2s), le seuil est relevé de 5%.

    En appliquant le potentiel haut à l'entrée Tare (pendant 2s), le seuil est abaissé de 5%.

    Le signal de sortie indique maintenant la tension qui sera affichée à la suite du déclenchement de la fonction Scale.

    Exemple : Si (en mode paramétrage 1) une tension de 1,0 V est appliquée à la sortie, l'étalonnage doit s'effectuer avec 10% de la charge maximale.

    Si (en mode paramétrage 1) une tension de 9,0 V est appliquée à la sortie, l'étalonnage doit s'effectuer avec 90% de la charge maximale.

  6. Désactiver la tension de service ;

  7. Activer la tension de service. L'amplificateur de mesure se trouve maintenant à nouveau en mode de fonctionnement normal.

Valeur de seuil (open collector)

Le commutateur à valeur de seuil réagit en cas de dépassement de la valeur de seuil. La valeur de seuil réglée dans l'état à la livraison est égale à 90% de la plage de mesure. Au-dessus de 90% de la plage de mesure, la sortie de valeur de seuil est branchée à la masse. Si l'allongement tombe en dessous de 88%, la sortie passe en haute impédance.

Configurer la fonction valeur de seuil (mode paramétrage 2)

Le seuil du commutateur à valeur de seuil peut être réglé par pas de 5%.

Procédure :

  1. Désactiver la tension de service ;

  2. Appliquer l'entrée Tare à la tension de service (potentiel haut) ;

  3. Activer la tension de service ;

  4. Séparer l'entrée Tare de la tension de service (potentiel haut). (Le mode paramétrage 2 est maintenant actif).

  5. En appliquant à nouveau le potentiel haut à l'entrée Scale, le seuil est relevé de 5%. En appliquant le potentiel haut à l'entrée Tare, le seuil est abaissé de 5%. En mode paramétrage 2, le signal de sortie indique la tension à laquelle la valeur de seuil se déclenchera.

    Exemple : Si une tension de 1,0V est affichée à la sortie, le capteur de valeur de seuil se déclenchera à 10% de la charge maximale et sera réinitialisé à 8%.

    Si une tension de 9V est affichée à la sortie, le capteur de valeur de seuil se déclenchera à 90% de la charge maximale.

  6. Désactiver la tension de service ;

  7. Activer la tension de service. L'amplificateur de mesure se trouve maintenant à nouveau en mode de fonctionnement normal.

Consignes de sécurité

Lors du montage, de la mise en service et de l'exploitation de l'axe dynamométrique, il faut respecter les prescriptions de sécurité en vigueur. Seul du personnel ayant une qualification appropriée doit travailler avec l'axe dynamométrique. Le non-respect des prescriptions de sécurité peut provoquer des blessures graves et/ou des dommages matériels. Avant la mise en service, vérifier que l'axe dynamométrique convient pour le cas d'application. Les indications des présentes instructions et du certificat de test doivent être respectées.

Protection antidéflagrante Atex

Côté client, la sphère d'utilisation est divisée en trois zones.


protection antideflagrante axes dynamometriques
Il existe fondamentalement trois possibilités de mise en œuvre de la protection antidéflagrante.
  • Protection antidéflagrante au moyen de barrières Zener

    protection-antideflagrante-axes-dynamometriques
  • Protection antidéflagrante par encapsulage
  • Protection antidéflagrante par agrément d'un système électronique intégré dans le capteur.