La solution monocâble – les composants haut de gamme et le protocole ouvert ouvrent de nouveaux horizons

L'importance des solutions monocâbles ne cesse de croître dans le secteur des servocommandes. En effet, le nombre des constructeurs d'entraînements proposant des solutions monocâbles augmente sans cesse, tout comme le nombre de codeurs sans lesquels l'utilisation de ces systèmes serait impossible. Ces solutions se distinguent par leurs protocoles, ainsi que par des caractéristiques techniques à l'instar de la résolution et de la robustesse. HELUKABEL^® GmbH et Hengstler GmbH sont deux sociétés renommées, qui ont décidé de se consacrer à ce sujet dans tous ses aspects. Leur objectif commun est de fournir au client des composants haut de gamme innovants, efficaces et sûrs qui permettent d'utiliser à fond l'énorme potentiel que représente la technologie monocâble.

Hengstler AD37S Encoder, conçu pour une vraie solution de câble unique.

Solution monocâble signifie que les conducteurs d'émission sont intégrés dans les câbles pour servomoteurs, ce qui signifie que deux câbles sont réunis en un câble hybride. Les économies de coûts et de connectique ainsi réalisées s'ajoutent aux gains non négligeables de place et de poids pour contribuer au succès de cette solution. Cette caractéristique est particulièrement appréciée dans les machines, les armoires de commande et les chaînes porte-câbles à dimensions exigües.

L'utilisation d'un câble unique entre un servomoteur et un servovariateur est possible uniquement si le matériel utilisé comprend un codeur numérique qui a été conçu pour ce type de communication. Le codeur est intégré avec le servomoteur, ce qui oblige le constructeur à fournir l'ensemble complet au client final. Une communication ayant toujours lieu entre deux dispositifs, il ne suffit pas que le codeur soit intégré au servomoteur, le régulateur lui aussi doit être adapté à ce concept de la solution monocâble. Dans une nouvelle famille de produits, Hengstler propose des codeurs spéciaux qui fonctionnent en parfaite symbiose avec le protocole ouvert ACURO^®link, répondant ainsi aux exigences élevées auxquelles les solutions monocâbles sont soumises. « L'interface ACURO^®link a été conçue spécialement pour prendre en charge les applications à 2 et à 4 fils », explique Johann Bücher, directeur Stratégique Codeurs chez Hengstler.

Helukabel, en tant que constructeur de câbles, est confronté au défi consistant à assurer à long terme la stabilité et la protection contre le bruit de la transmission des données. Dans les solutions classiques à deux câbles, jusqu'à trois blindages protègent les paires de signaux des perturbations émises par les conducteurs de puissance. Nous recommandons généralement de respecter aussi la distance maximum possible à la pose entre les câbles du servomoteur et du codeur. Lorsqu'il s'agit d'un câble hybride, par contre, les conducteurs de réponse doivent être acheminés directement dans le câble de servomoteur. L'écart dans l'espace est ainsi presque supprimé, conférant une toute nouvelle qualité au blindage CEM.

La qualité du signal qui atteint le destinataire est décisive pour déterminer si le moteur tourne ou non. Le moins de perturbations pénètrent de l'extérieur dans l'élément de signal, plus les données qui atteignent le destinataire sont « propres ». Le blindage de la paire de conducteurs de données assure la protection contre les émissions CEM. Sa fonction protectrice est assurée tant que le blindage utilisé demeure intact. Lorsque le câble hybride est installé dans une application statique, la durée de vie du blindage tend vers l'infini. Si par contre le câble est soumis à des contraintes mécaniques inhérentes à l'utilisation dans une application dynamique, une chaîne porte-câbles par exemple, sa durée de vie est réduite. Dans ce cas, la transmission des données sûre et sans perturbation dépend du niveau total de perturbation. Cela signifie que plus le câble est long, plus l'application est critique. L'équipe de développement de la société Hengstler GmbH teste les modèles à deux fils et à quatre fils des codeurs avec une longueur de câble de 100 m et sous contrainte. La pratique montre que ces tests garantissent une sécurité suffisante pour répondre aussi aux défis futurs que représentent les applications toujours plus complexes. Le codeur Hengstler AD37 permet un contrôle extrêmement performant du mouvement. La vitesse de transmission élevée de 10MBaud se combine avec un échange de données allant jusqu'à 32kHz et la transmission de l'intégralité des données de position pour atteindre des performances inégalées en matière de compatibilité électromagnétique (CEM). Le protocole de données de l'interface électrique répond aux exigences SIL 3 selon CEI 61508, du Chap. 3 selon EN ISO 13489 ; le codeur AD37 proprement dit et le noyau IP du contrôleur sont conformes à Non-SIL, SIL1, SIL2 ou SIL3 selon l'application concernée.


Les exigences que le marché impose aux constructeurs de machines et d'installation, en constante augmentation, renforcent aussi les contraintes auxquels les câbles sont soumis sur le terrain. Les axes toujours plus rapides et dynamiques des machines-outils classiques doivent trouver place dans des machines de plus en plus compactes. L'encombrement requis est réduit au minimum, les rayons de courbure des chaînes porte-câbles diminuent. Pour obtenir une grande stabilité des câbles utilisés dans des chaînes porte-câbles ainsi que des prix compétitifs, ces câbles doivent vraiment être conçus sur mesure pour chaque application ; par conséquent, l'équipe de construction d'Helukabel GmbH choisit le type de construction adapté à chaque cas de figure. Les constructions sont choisies en fonction de paramètres comme la course, le rayon minimum de courbure, la vitesse de déplacement, l'accélération et le nombre minimum de cycles. La sélection du matériel et la construction elle-même sont des éléments importants du processus. Cette sélection dépend en premier lieu de facteurs extérieurs comme la température ambiante et les résistances aux milieux exigées (par ex. aux liquides de refroidissement et aux lubrifiants agressifs). D'autre part, les facteurs de type non-inflammabilité et absence d'halogène doivent également être pris en compte.

Différentes exigences de puissance des moteurs exigent des câbles d'alimentation de différents diamètres. Plus le diamètre est important, plus le câble est gros. Il s'avère insuffisant de soumettre la section et la structure du câblage dans une chaîne porte-câbles à des test pour pouvoir en déduire des connaissances s'appliquant à toutes les autres sections, il est donc nécessaire d'effectuer des tests avec différents rayons de courbure. Dans le groupe Helukabel, nous testons nos câbles sur neuf installations qui diffèrent à la fois par la course et par les paramètres d'accélération et de vitesse. Ces tests sont très complexes et ils doivent faire l'objet d'une surveillance et d'un contrôle permanents. Mais ils sont aussi indispensables pour assurer la qualité et la robustesse de la transmission des données.

Helukabel a été le premier fabricant de câbles ayant confirmé par un test systématique la durabilité de ses câbles hybrides sur plus de cinq millions de cycles. Plusieurs centaines de kilomètres de ces câbles ont été installés depuis et sont utilisés dans les applications les plus diverses.

« Nous sommes le constructeur de câbles disposant d'une avance majeure en matière d'expérience. Nos efforts se sont portés très tôt sur cette solution, ce qui nous a permis d'accumuler suffisamment d'expérience en conditions réelles pour être en mesure de fournir des solutions fonctionnelles et durables aux spécialistes des entraînements. Dans le secteur des biconducteurs, notre câble Topserv Hybrid est considéré aujourd'hui comme LE classique, » explique Thomas Pikkemaat, gestionnaire produit Technique d'entraînement chez HELUKABEL^® GmbH.

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