AXILINERétrofit d'une machine à équilibrer : mécanique ancienne, nouveau système de mesure
Vous avez dans votre atelier une machine à équilibrer vieille de trente ans. Le bâti est en bon état, les paliers tiennent, l'entraînement tourne, et l'appareil affiche deux chiffres sur des cadrans analogiques, incapable de conserver un résultat ou d'imprimer un protocole. Remplacer la machine entièrement coûte cher et ne sert à rien. Nous détaillons ci-dessous comment installer sur cette mécanique le cœur de mesure Balanset-1A OEM, ce qu'il faut vérifier pour cela, et où la méthode ne fonctionnera pas.
Qu'est-ce qu'un kit OEM, et en quoi diffère-t-il du kit complet
Le kit complet Balanset-1A est conçu pour les interventions sur site. La mallette contient un module USB à deux voies, deux accéléromètres, un capteur laser de phase, un support magnétique pour celui-ci, une balance électronique, le manuel et une clé USB avec le logiciel. Vous vous rendez sur site, posez les capteurs sur les paliers et équilibrez le rotor dans ses propres paliers.
Le kit OEM répond à un autre besoin. Ce n'est pas un appareil autonome dans une mallette, mais un cœur de mesure intégré à votre propre construction. La mallette, le support magnétique et la balance sont ici le plus souvent superflus : les capteurs restent en permanence sur la machine, le tachymètre est fixé sur un support, l'ordinateur portable ou le PC industriel vit dans une armoire. Nous convenons du contenu de la fourniture OEM pour chaque banc en particulier ; la liste exacte dépend donc de votre schéma, pas d'un catalogue.
Module USB à deux voies
Préamplificateurs, intégrateurs et CAN dans un seul boîtier. Alimentation et liaison à l'ordinateur par USB, aucun bloc d'alimentation séparé n'est nécessaire. Entrées X1 et X2 pour les capteurs de vibration, entrée X3 pour le capteur de phase.
Deux accéléromètres
Monoaxiaux, boîtier jusqu'à 25 × 25 × 20 mm, masse jusqu'à 40 g. La sensibilité nominale, environ 20 à 30 mV/(mm/s), se saisit dans le logiciel et ne change qu'au remplacement du capteur. Sur le banc, ils sont fixés rigidement sur les paliers et y restent.
Capteur laser de phase (tachymètre)
Il donne le régime et la phase de référence — le repère angulaire à partir duquel l'appareil situe le balourd sur le rotor. Il fonctionne grâce à une marque réfléchissante posée sur le rotor ou le mandrin. Plage de 100 à 100 000 tr/min, incertitude de mesure de phase ±1°. Sans marque, le système ne peut pas isoler la composante tournante — la vibration à la fréquence de rotation, celle-là même sur laquelle agit l'équilibrage.
Logiciel Windows
Il calcule la solution pour un ou deux plans, affiche la vibration globale et la composante 1x avec sa phase, construit le spectre FFT et le diagramme polaire, conserve les coefficients d'influence et une archive de protocoles.
Ce qui reste à votre charge
Le châssis ou le bâti, les paliers, l'entraînement et le carter de protection, les surfaces d'appui pour les capteurs, le support du tachymètre, l'ordinateur et l'armoire de commande. La partie mécanique reste de votre ressort, ou fait l'objet d'un projet commun avec nous.
La mécanique tient bon, la partie mesure est dépassée
Une machine à équilibrer vieillit de façon inégale. Le bâti coulé et les paliers traversent plusieurs générations d'électronique. Les galets et les roulements se remplacent selon le plan de maintenance. La partie mesure, elle, tombe en panne la première, et n'est plus réparable : les composants ne se fabriquent plus, personne ne se souvient des schémas, la documentation a disparu avec l'ancien chef mécanicien.
Voici ce que cela donne concrètement. L'opérateur suit une aiguille sur un cadran analogique et estime l'angle à l'œil. Le résultat ne se conserve nulle part, sauf dans un cahier. Deux opérateurs sur le même rotor obtiennent des chiffres différents, et rien ne permet de trancher. Le client demande un protocole avec le balourd résiduel, et vous n'avez ni archive ni impression.
Remplacer la machine dans son ensemble coûte le prix de plusieurs machines et demande de la place, une fondation et des autorisations. Vous payez alors une seconde fois pour la mécanique qui, elle, fonctionne déjà très bien. Le rétrofit inverse cette logique : vous gardez le matériel, et vous ne changez que ce qui est réellement dépassé.
- Pas de logiciel ni de calcul : l'angle et la masse se déterminent à la main, avec des abaques ou de mémoire.
- Pas d'archive : le résultat vit dans un cahier, impossible de retrouver l'historique d'un rotor donné.
- Pas de protocoles : rien à fournir au client pour la réception.
- Faible répétabilité : la dispersion entre opérateurs et entre démarrages n'est pas maîtrisée.
- Pas de coefficients d'influence : chaque rotor, même déjà connu, s'équilibre en repartant de zéro.
- Pas de spectre : impossible de savoir si 1x domine réellement, ou si autre chose interfère.
Le rétrofit : ce qui change exactement
Le principe du rétrofit est simple. La mécanique fournit le mouvement des paliers, l'électronique mesure ce mouvement. Vous remplacez la seconde moitié sans toucher à la première. Le manuel du Balanset-1A décrit exactement cette application : l'appareil avec ses accéléromètres fonctionne soit pour l'équilibrage sur site dans les paliers propres de la machine, soit comme système de mesure pour les machines à équilibrer à paliers souples (sursynchrones).
- 01
Capteurs sur les paliers
Les deux accéléromètres se posent sur les paliers de la machine, au plus près du point où passe la charge. La fixation est rigide : un goujon sur une surface usinée est préférable à un aimant si le capteur reste en place en permanence. Vous choisissez la direction de mesure selon la vibration la plus forte, en général horizontale-radiale, et vous ne la changez plus.
- 02
Tachymètre laser et repère
Vous montez le capteur de phase sur son support de façon que le faisceau touche bien la marque réfléchissante. Vous collez la marque sur l'arbre, la poulie ou le mandrin. L'impulsion stable de la marque fournit à la fois le régime et la phase de référence, à partir de laquelle tout le reste se calcule.
- 03
Module à deux voies
Le module enregistre les deux voies simultanément, de sorte que vous voyez les deux paliers en un seul démarrage. Alimentation par USB. Si le réseau électrique de l'atelier est perturbé, le manuel conseille de fonctionner sur la batterie de l'ordinateur portable.
- 04
Logiciel sur ordinateur portable ou PC industriel
Le logiciel Windows affiche la vitesse vibratoire globale, la composante 1x avec sa phase, le régime, le signal temporel et le spectre. C'est également de là que se pilotent tout l'équilibrage et l'impression du protocole.
- 05
Réglage et vérification sur un rotor étalon
Vous saisissez les coefficients de sensibilité réels des capteurs, vous définissez la géométrie des plans et les rayons. Vous prenez ensuite un rotor avec une masse connue et vérifiez que la machine répète le résultat d'un démarrage à l'autre. C'est votre point zéro pour tout le travail à venir.
Il faut dire un mot à part sur la fixation des capteurs. Travailler avec des coefficients d'influence enregistrés exige que le capteur de vibration et le capteur de phase soient positionnés exactement comme lors de l'équilibrage initial. Sur site, cela relève de la discipline de l'opérateur. Sur un banc, les capteurs sont fixés rigidement et ne se déplacent jamais : le mode des coefficients enregistrés y donne donc son plein potentiel, et un rotor déjà connu s'équilibre en un seul démarrage, sans masse d'essai.
Ce que vous obtenez après le rétrofit
La liste ci-dessous ne parle pas de confort d'interface. Chaque point supprime une opération concrète que l'opérateur fait aujourd'hui à la main, ou ne fait pas du tout.
Un et deux plans
Le schéma à un plan pour les rotors en forme de disque, à deux plans pour les rotors allongés. Le calcul à deux plans tient compte de l'influence mutuelle entre les plans, il ne les traite pas séparément.
Coefficients d'influence en archive
Les coefficients obtenus lors des démarrages d'essai se conservent sous le nom du rotor. La fois suivante, ce même rotor passe en mode coefficients enregistrés : la masse d'essai n'est plus nécessaire.
Positions fixes et perçage
Le logiciel répartit la masse sur les emplacements de fixation réels, par exemple des pales ou des trous de boulon, et donne un numéro de position au lieu d'un angle. La première position Z1 coïncide avec l'emplacement de la masse d'essai, la numérotation suit le sens de rotation. Pour un enlèvement de matière, vous basculez le calcul en mode retrait, et l'angle bascule automatiquement de 180°.
Équilibrage trim
Vous n'êtes pas dans la tolérance du premier coup : le logiciel calcule la masse à ajouter aux masses déjà posées. Cette méthode d'approximations successives absorbe les erreurs de pose des masses.
Tolérance selon les classes G
L'appareil calcule le balourd résiduel admissible selon les classes G — les degrés de précision de l'équilibrage : plus le chiffre de la classe est petit, plus la précision est fine. Le manuel se réfère à l'ISO 1940 ; c'est aujourd'hui l'ISO 21940-11 qui s'applique. Vérifiez la partie et l'édition applicables de la norme pour votre machine.
Archive, protocoles, diagramme polaire
Les résultats, les valeurs de vibration, les signaux temporels et les spectres sont conservés. Le protocole d'équilibrage se génère et se modifie dans l'éditeur intégré. Le diagramme polaire montre le vecteur avant et après.
Calcul de l'excentricité du mandrin
L'équilibrage Index sépare le balourd de la pièce du faux-rond du mandrin. Pour les bancs où la pièce se monte sur un mandrin de montage, cela élimine une erreur systématique.
Report sur d'autres plans
Si, pour des raisons de construction, la masse ne peut pas être posée là où le calcul le demande, le logiciel reporte les masses de correction sur les plans accessibles.
Ce qu'il faut vérifier avant le rétrofit
Avant de commander un kit OEM, parcourez cette liste, clé en main. La moitié des problèmes de mise en œuvre ne viennent pas de l'électronique, mais du fait qu'il n'y a nulle part où fixer le capteur, ou que le régime n'est pas stable.
- Accès aux paliers : peut-on atteindre les deux paliers de la machine avec le carter de protection fermé.
- Surfaces d'appui pour les capteurs : y a-t-il une surface propre et plane pour le goujon ou l'aimant, et le câble ne gêne-t-il pas.
- Emplacement du tachymètre : où se fixera le support, le faisceau atteindra-t-il bien la marque, l'outillage ne la masquera-t-il pas.
- Marque sur le rotor : où sera posée la marque réfléchissante, et comment tiendra-t-elle sur un cycle de fonctionnement.
- Entraînement et régime : l'entraînement tient-il un régime stable, la courroie ne glisse-t-elle pas, le régime se situe-t-il dans la plage 100 à 100 000 tr/min.
- Résonance : le régime de service du banc ne coïncide-t-il pas avec une fréquence propre du châssis ou des paliers. En résonance, la phase de 1x dérive et le résultat ne se répète pas.
- Niveau de vibration : la plage de mesure de la valeur RMS (valeur efficace) de la vitesse vibratoire sur 1x va de 0,02 à 80 mm/s, la bande de mesure RMS selon le manuel est de 5 à 200 Hz.
- Alimentation et poste de travail : prise pour l'ordinateur portable, protection des câbles, place pour l'ordinateur. En cas de réseau électrique de mauvaise qualité, travaillez sur batterie.
- Conditions ambiantes : température de +5 à +50 °C, humidité inférieure à 85 % sans condensation, absence de champs électromagnétiques forts et de chocs.
- Sécurité : carter de protection, fixation fiable de la masse d'essai et de la masse de correction, arrêt d'urgence de l'entraînement.
Si la vibration globale sur le banc dépasse largement la composante 1x, le rétrofit ne résoudra pas votre problème. Cherchez d'abord du côté de la mécanique : jeu dans les paliers, galets détruits, fixation desserrée, frottements. L'équilibrage ne réduit que 1x, et le nouvel appareil se contentera de le montrer plus honnêtement que l'ancien.
Un banc construit de zéro : l'OEM comme cœur de mesure
Parfois il n'y a pas de vieille machine, mais il y a un flux de rotors à traiter. Le kit OEM devient alors le cœur d'un nouveau banc, autour duquel on conçoit la mécanique. La décision clé se prend dès la première étape : schéma subsynchrone (à paliers rigides) ou sursynchrone (à paliers souples).
Le Balanset-1A mesure la vibration des paliers avec des accéléromètres. C'est exactement la grandeur sur laquelle repose le schéma à paliers souples, et c'est cette application que le manuel indique comme usage prévu. Pour le schéma rigide subsynchrone, où des capteurs de force sont intégrés dans la liaison rigide du palier, la situation est différente : le palier bouge à peine, et il n'y a plus grand-chose à mesurer en termes de mouvement. Nous le disons franchement pour que vous ne conceviez pas un banc rigide autour d'accéléromètres, et que le résultat ne vous surprenne pas.
- Un plan ou deux : basez-vous sur la géométrie des pièces qui passeront sur le banc. Un rapport L/D (longueur du rotor sur diamètre) inférieur à environ 0,5 permet de se contenter d'un seul plan ; un rotor allongé en demande deux.
- Paliers : type (à galets, prismatiques, sur roulements), plage de diamètres des tourillons, réglage de la distance entre paliers.
- Entraînement : par courroie, par cardan ou par accouplement. La transmission par courroie est plus simple, mais surveillez le glissement et la stabilité du régime.
- Châssis : raideur et fréquences propres. Calculez-les pour que la plage de service ne tombe pas sur un pic du châssis.
- Carter de protection et verrouillages : accès aux plans de correction quand le rotor est à l'arrêt.
- Prévoyez l'emplacement des capteurs et du tachymètre dès le plan, pas après le montage.
- Poste de travail de l'opérateur : ordinateur, cheminement des câbles, impression des protocoles.
| Critère | Schéma sursynchrone (à paliers souples) | Schéma subsynchrone (à paliers rigides) |
|---|---|---|
| Régime de service | Au-dessus de la fréquence propre des paliers | En dessous de la fréquence propre des paliers |
| Ce qui est mesuré | Déplacement et vitesse des oscillations du palier | Force dans la liaison rigide du palier |
| Raideur des paliers | Faible, le palier est mobile | Élevée, le palier est presque immobile |
| Réglage pour le rotor | Masse d'essai et coefficients d'influence nécessaires pour chaque nouveau type de rotor | Étalonnage de la machine, puis calcul selon la géométrie et la masse |
| Sensibilité | Élevée, fonctionne bien sur de faibles balourds résiduels | Plus faible, mais dépend moins de la masse du rotor |
| Passage de la résonance | La montée en régime traverse la résonance, il faut atteindre un régime stable | La résonance se situe au-dessus de la plage de service |
| Balanset-1A OEM | Usage prévu selon le manuel | Demande une vérification séparée : les accéléromètres ont besoin du mouvement du palier |
OEM ou kit complet : comment choisir
Il y a encore un scénario à garder en tête. L'équilibrage dans les paliers propres de la machine tient compte des vrais paliers, de la fondation, de la température de service et du régime de la machine. Un banc ne reproduit pas cela. Un banc a donc du sens là où vous équilibrez des pièces avant montage : roues, poulies, turbines, vis sans fin, rotors de moteurs électriques après rebobinage. Pour les machines déjà installées sur leur fondation, l'équilibrage sur site reste la méthode principale.
| Votre besoin | Ce qu'il faut prendre | Pourquoi |
|---|---|---|
| Équilibrage sur site chez des clients, machines variées | Kit complet | La mallette, le support magnétique et la balance servent tous les jours. Les capteurs se déplacent d'une machine à l'autre. |
| Rétrofit d'une machine à équilibrer existante | Kit OEM | Les capteurs et le tachymètre sont fixés en permanence. Ni mallette ni support ne sont nécessaires, et la fixation rigide des capteurs permet d'exploiter pleinement les coefficients enregistrés. |
| Construction d'un nouveau banc pour une pièce de série | Kit OEM | Le cœur s'intègre dans votre construction et votre armoire. Vous concevez la mécanique pour votre propre gamme de rotors. |
| Atelier de maintenance : banc plus interventions dans l'usine | Kit complet et OEM séparés | Un appareil se déplace, l'autre vit sur le banc. Vous ne déplacez pas les capteurs et ne perdez pas la répétabilité. |
| Vous n'avez pas encore décidé si un banc est nécessaire | Kit complet | Commencez par l'équilibrage dans les paliers propres des machines. Vous accumulerez des statistiques sur votre gamme et saurez si un banc se justifie. |
Métrologie et documents : ce que l'on peut honnêtement promettre
Nous sommes volontairement prudents ici, car la formulation détermine si votre client acceptera le protocole.
Le logiciel affiche « dans la tolérance » quand la composante 1x résiduelle est descendue en dessous de l'objectif que vous avez vous-même saisi. Ce n'est ni une confirmation de la classe G selon l'ISO 21940-11, ni une évaluation de la machine selon l'ISO 20816. Trois critères coexistent sans se substituer l'un à l'autre : le 1x résiduel par rapport à votre consigne, le balourd résiduel en g·mm/kg selon les classes G, la vitesse vibratoire globale en mm/s RMS selon les zones A à D (les zones d'état de la machine, de « bon » à « inacceptable »).
L'étalonnage de la chaîne de mesure après le rétrofit se résume à deux actions : saisir les coefficients de sensibilité réels des capteurs, et vérifier la machine sur un rotor étalon avec une masse connue. La périodicité de cette vérification, c'est vous qui la fixez dans votre procédure. Le statut métrologique pour une vérification obligatoire dépend des exigences de votre service métrologique, de votre secteur et de la législation nationale. Nous ne promettons pas de conformité automatique, et nous conseillons de clarifier ce point avant de commander.
À propos de la bande de fréquence. Le manuel indique une plage de mesure de la valeur RMS de la vitesse vibratoire de 5 à 200 Hz. Les critères d'évaluation de l'état des machines selon l'ISO 20816 exigent en général une mesure large bande de 10 à 1000 Hz. Si la réception contractuelle est liée à cette bande, vérifiez l'applicabilité en amont et consignez dans le protocole les points de mesure, la bande, le régime de fonctionnement, le type de paliers, ainsi que la partie et l'édition exactes de la norme.
Ce qu'apportent les ingénieurs d'AXILINE
Le Balanset est conçu et fabriqué par les mêmes ingénieurs qui l'utilisent eux-mêmes pour équilibrer sur site. C'est un atout au moment de choisir la configuration : des questions comme « où va se poser le capteur sur ce type de palier » ou « un seul plan suffira-t-il pour cette roue » se règlent directement, sans passer par un commercial.
Sur un rétrofit, nous vous aidons à décomposer votre schéma point par point : vérifier si la mécanique de la machine se prête à la mesure de vibration des paliers, choisir les capteurs et leur mode de fixation, arrêter le nombre de plans et les rayons, configurer le logiciel, saisir les coefficients de sensibilité, et effectuer avec votre opérateur le premier équilibrage sur un rotor étalon. La formation du personnel fait partie du même travail : le logiciel est conçu pour des utilisateurs sans formation spécialisée en diagnostic vibratoire, mais les habitudes de l'opérateur se forment dès les premiers jours.
Pour engager la discussion : envoyez-nous le type et le schéma de la machine, la plage de masses et de diamètres des rotors, le régime de service, le type d'entraînement et des photos des paliers. Cela suffit pour vous dire honnêtement si votre machine se prête au rétrofit, ou s'il est plus simple de construire un nouveau banc autour du cœur OEM. Si la machine ne se prête pas au rétrofit, nous vous le dirons franchement, plutôt que de vous vendre un kit pour une tâche qu'il ne résoudra pas.
Une autre option, pour ceux qui hésitent encore : commencez par l'équilibrage sur site. Nous venons équilibrer vos rotors dans leurs propres paliers, vous voyez l'appareil à l'œuvre sur votre propre gamme, et vous décidez pour le banc avec des chiffres concrets en main.
Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A · Spécifications fabricant Balanset-1A · ISO 21940-11:2016
Questions fréquentes
Le Balanset-1A conviendra-t-il à ma machine à équilibrer ?
Regardez trois choses. Premièrement : les paliers de la machine doivent osciller de façon notable sous l'effet du balourd, car les accéléromètres mesurent le mouvement du palier, pas une force dans une liaison rigide. Les machines à paliers souples (sursynchrones) conviennent d'office, c'est écrit dans le manuel. Deuxièmement : un régime compris entre 100 et 100 000 tr/min, et stable ; l'entraînement ne doit pas « flotter ». Troisièmement : un accès aux paliers pour les surfaces d'appui des capteurs, et à l'arbre pour la marque réfléchissante. Si la machine est subsynchrone et que les paliers sont presque immobiles, la réponse honnête est la suivante : faites d'abord une mesure d'essai sur votre rotor, puis décidez. Il est parfois possible de transformer les paliers en schéma souple, parfois il est plus simple de construire un banc séparé.
Quels capteurs sont nécessaires, et peut-on installer les siens ?
Le kit comprend deux accéléromètres monoaxiaux, boîtier jusqu'à 25 × 25 × 20 mm, masse jusqu'à 40 g, avec une sensibilité nominale d'environ 20 à 30 mV/(mm/s). La chaîne est calibrée en conséquence : les préamplificateurs, intégrateurs et CAN du module sont prévus pour ces capteurs. Le manuel n'annonce pas de compatibilité universelle avec n'importe quel accéléromètre IEPE/ICP, c'est pourquoi nous recommandons les capteurs d'origine. Le coefficient de sensibilité se saisit dans la fenêtre Settings et ne change qu'au remplacement du capteur. Raccordement : X1 et X2 pour les capteurs de vibration, X3 pour le capteur laser de phase.
Combien de plans le système prend-il en charge ?
Un ou deux. Pour les rotors en forme de disque avec un L/D inférieur à environ 0,5, un seul plan suffit en général. Pour les rotors allongés, il en faut deux, sinon il reste un balourd de moment — un désaxement de l'axe des masses qu'une seule masse ne supprime pas — et la vibration sur le second palier ne disparaîtra pas. Un plan demande deux démarrages : l'initial et un d'essai. Deux plans demandent trois démarrages : l'initial et deux d'essai, un par plan. L'acquisition à deux voies se fait simultanément sur les deux paliers.
Faut-il retravailler la mécanique de la machine ?
Souvent oui, mais de façon limitée. Le travail type consiste à usiner des surfaces d'appui pour les capteurs sur les paliers, poser un support pour le capteur laser, appliquer une marque réfléchissante ou fixer une pastille amovible, remettre en état l'entraînement et la courroie, vérifier le serrage du bâti et des boulons de fixation des paliers. Si la mécanique de la machine est usée, le rétrofit n'y remédiera pas. Des galets détruits, du jeu dans les paliers, un entraînement instable donnent des mesures non reproductibles, et le nouvel appareil se contentera d'afficher honnêtement la dispersion au lieu d'un chiffre net.
Qu'en est-il de la vérification et de l'étalonnage après le rétrofit ?
Il faut séparer deux questions. L'étalonnage de la chaîne de mesure consiste à saisir les coefficients de sensibilité réels des capteurs et à vérifier la machine sur un rotor étalon avec une masse connue. C'est vous qui le faites à la mise en service, et vous le répétez périodiquement. Le statut métrologique pour une vérification obligatoire dépend des exigences de votre service métrologique, de votre secteur et de la législation nationale, et nous ne promettons pas de conformité automatique. Clarifiez ce point avant de commander, car la réponse détermine si les protocoles seront acceptés pour une réception contractuelle.
Peut-on conserver l'ancien entraînement et l'ancien régime ?
En général oui, si le régime est stable et se situe dans la plage de fonctionnement de l'appareil. Une transmission par courroie est admissible, mais surveillez le glissement : des à-coups de régime cassent la phase et faussent le calcul. Un variateur de fréquence est plus pratique, car il permet d'atteindre le même régime à chaque démarrage et de contourner la zone de résonance. Équilibrez à un régime stable, et toujours au même régime, si vous voulez travailler avec des coefficients d'influence enregistrés.
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