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Mesure haute précision de vitesse angulaire instantanée pour la surveillance et la caractérisation d’excitation en machine tournante
cette mesure est une alternative pertinente aux mesu-
res traditionnelles. Ces dernières utilisent la mesure
accélérométrique seule ou avec une acquisition dite
synchrone (période de synchronisation de l’ordre du
tour). Afin d’obtenir des mesures fiables, les investi -
gations actuelles tentent de reconstruire la notion de
vitesse instantanée en suivant les composantes fréquen-
tielles associées aux différentes géométries discrètes
(engrenages, roulements, ...). Cet te reconstruction
nécessite généralement de connaître précisément la
vitesse de rotation et que celle-ci soit stabilisée. Or
ces deux précisions sont intrinsèquement antinomi -
ques et ne peuvent être atteintes sur la seule base du
traitement du signal à partir d’un signal échantillonné
à pas constant en temps. L’atout majeur de l ’échan-
tillonnage angulaire est de s’affranchir de la vitesse de
rotation (et donc du temps) pour ne travailler que sur
les composantes harmoniques. De plus, si on associe
à cet échantillonnage angulaire une mesure de temps
par la méthode de comptage proposée ici, la détermi -
nation de variations instantanées de vitesse angulaire
est alors suffisamment précise pour autoriser le suivi
de défauts très peu marqués.
D’autres cas d’étude sont actuellement en cours d’in-
vestigation à partir de la mesure seule de la vitesse
instantanée. Une première application est la détection
de défauts d’écaillage de roulement naissants. Les
premiers résultats, non publiés et en cours de dépôt de
brevet, présentent une robustesse et sont très encoura-
geants, permettant d’envisager une détection précoce
de ces défauts dans des conditions d’utilisation tout à
fait réalistes. Un autre secteur d’application consiste
à mesurer indirectement les efforts de coupe de l’outil
dans le cas d’usinage durs ou agiles par une mesure
de la vitesse angulaire instantanée de la broche [12].
Cette vitesse instantanée est directement reliée aux
conditions d’usinage de l’outil, mais également à son
niveau d’usure.Des premiers résultats montrent qu’il
est possible de détecter une répartition de charge,
des dégradations des parties coupantes de l’outil mais
également des bris d’outils.
Désormais, ces fonctionnalités de surveillance et de détec-
tion de défauts peuvent être intégrées dès la conception
de machines tournantes. En effet, des roulements équi-
pés de pistes magnétiques intégrent la fonction de codeur
dans un encombrement compatible avec leurs fonctions
mécaniques premières.
À terme, les performances actuellement atteintes par
le matériel d’acquisition peuvent être largement amélio-
rées, en particulier pour atteindre des vitesses de rota-
tion plus élevées et/ou des précisions plus grandes.
D’autres phénomènes peuvent être mesurés angulai -
rement comme les vibrations de torsion. L’ensemble
de ces opportunités sont autant de pistes de trans-
fert direct qui peuvent révéler de nouvelles problé-
matiques, de nouveaux besoins de modélisation fine
et d’apports de connaissances dans le domaine des
machines tournantes.
Remerciements
Les auteurs de cet article tiennent à remercier tout parti-
culièrement l’ensemble des personnes qui ont contribué
à l’élaboration de ces connaissances, au développement
des outils d’acquisition, à l’expérience acquise mais
également à la diversité des applications démontrant
l’intérêt de cette approche. Ces travaux ont été réali-
sés principalement dans le cadre de thèses, de travaux
d’étudiants et de relations contractuelles auxquelles les
auteurs ont participé.
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Fig. 14 : Roulements instrumentés
d’une fonction de type codeur magnétique