Dans le domaine de la construction mécanique, la sécurité fonctionnelle ne commence pas au niveau de l'entraînement, mais au niveau du capteur. Les fonctions de sécurité telles que « Safe Limited Speed », « Safe Limited Position » ou « Safe Direction », définies par la norme CEI 61800-5-2 pour les servo-entraînements, ne sont, dans la pratique, fiables que dans la mesure où l'est la sortie du capteur sur laquelle elles reposent. Nous proposons de nouveaux codeurs annulaires certifiés sécurité sous forme de codeurs KIT sans roulement, qui garantissent l’ensemble des fonctionnalités des architectures d’entraînement de sécurité modernes – en particulier pour les robots et les bras robotiques.
La publication de la norme CEI 61508 en 1998 a bouleversé la conception fondamentale de la sécurité des machines. Au lieu de se contenter de couper l'alimentation électrique, la norme impose désormais qu'un système passe, en cas de défaillance isolée, dans un état de sécurité défini et contrôlé. Les servomoteurs modernes conformes à la norme CEI 61800-5-2 mettent en œuvre ce principe grâce à une bibliothèque complète de fonctions de sécurité, parmi lesquelles figurent notamment le STO (Safe Torque Off), le SS1 et le SS2 (Safe Stop 1 et 2), le SOS (Safe Operating Stop), le SLS (Safe Limited Speed), SLP (Safe Limited Position), SDI (Safe Direction) ainsi que SBC (Safe Brake Control). Nos codeurs à anneau inductifs ou magnétiques, récemment développés, peuvent prendre en charge plusieurs interfaces simultanément et sont certifiés conformes aux normes CEI 61508, EN ISO 13849-1 ou CEI 62061. Ils répondent aux exigences de ces fonctions de sécurité, qui ne satisfont aux critères SIL2 ou SIL3, respectivement PLd ou PLe, que si le capteur utilisé présente, grâce à ses données de position et de vitesse, une classification correspondante.
Parallèlement au développement des fonctions de sécurité, l’architecture de communication sous-jacente a profondément évolué ces dernières années. Les protocoles de bus de terrain orientés sécurité, tels que CANopen Safety, FSoE, PROFIsafe ou CIP Safety, remplacent de plus en plus les lignes de signaux de sécurité dédiées. Les signaux SRIS (Safety Request Input Signals) peuvent ainsi être transmis via la même infrastructure Industrial Ethernet que celle déjà utilisée pour le contrôle de mouvement. Cela réduit les efforts de câblage, diminue l’encombrement de l’armoire électrique et raccourcit sensiblement le temps de mise en service.
C’est là qu’intervient la nouvelle catégorie des codeurs annulaires. Ils sont si polyvalents et adaptables qu’ils permettent de répondre aux exigences les plus diverses, notamment lorsque l’espace disponible sur le lieu de mesure est très restreint. Le système à arbre creux sans roulement se compose d’un rotor passif et d’un stator équipé d’un capteur et d’une électronique de traitement du signal. Deux principes de mesure sont disponibles : le principe magnétique, dans lequel le rotor est constitué d’un anneau magnétique comportant un certain nombre de pôles magnétiques selon le principe du vernier ; ou le principe inductif, dans lequel le rotor fait office de support de bobines. Le rotor peut être monté facilement à l’aide de vis.
Les codeurs sont dotés d’un boîtier en aluminium ou en acier inoxydable à la fois très plat et robuste. Une solution sur circuit imprimé est également possible. est également possible. Le stator peut en outre être divisé en une unité de capteur et une unité d’évaluation/d’interface. Le capteur ne nécessite alors que très peu d’espace sur le lieu de mesure, tandis que l’électronique de traitement peut être délocalisée dans des zones de l’application où l’espace n’est pas un facteur limitant. Bien entendu, la sécurité fonctionnelle est pleinement préservée avec cette conception modulaire. La solution sur carte permet de gagner encore plus de place. À cet égard, les codeurs à anneau magnétique particulièrement compacts sont utilisés dans des espaces très restreints, tandis que les codeurs à anneau inductifs peuvent présenter des diamètres intérieurs allant jusqu’à 200 mm. Ces derniers sont plus résistants aux tolérances de montage ainsi qu’à la saleté et aux influences environnementales, telles que les champs magnétiques. Grâce à la diversité de leurs formes et de leurs tailles, les codeurs annulaires peuvent être intégrés dans presque tous les types d’articulations et de réducteurs, par exemple ceux des bras robotiques.
Selon le modèle et la taille, les appareils proposent plusieurs ensembles d’interfaces : CANopen Safety, FSoE ou PROFIsafe du côté sécurité, et BiSS ou SSI du côté standard, où des temps de réponse minimaux sont essentiels. De plus, des signaux incrémentaux (ABZ, UVW) peuvent être émis. La résolution est sélectionnable pour chaque interface. Grâce à cette fonction multi-interfaces, les contrôleurs de sécurité et les systèmes de retour d’information moteur rapides peuvent être alimentés simultanément en données de capteurs, avec des résolutions allant jusqu’à 20 bits et une plage de température allant jusqu’à 125 °C.
La conception d'un système d'entraînement conforme à la norme CEI 61800-5-2 nécessite de prendre en compte conjointement la fonction de sécurité, le niveau de performance et le système de communication de données, afin d'en déduire la catégorie de capteur appropriée. Nous proposons des codeurs adaptés à différentes exigences. Dans les cellules de robots collaboratifs, par exemple, où la norme ISO/TS 15066 impose des vitesses limites généralement inférieures ou égales à 250 mm/s, la combinaison d’une haute résolution et d’une dynamique de mesure élevée constitue la base d’une surveillance SLS fiable.
De plus, pour les applications de presses avec position d'axe limitée en toute sécurité (SLP), nous proposons des codeurs absolus qui fournissent la position correcte même après une coupure de courant – sans course de référence, sans perte de données. Sur les axes verticaux soumis à la force de gravité, où le STO est toujours associé au SBC, la boucle est bouclée : ici, nos codeurs rotatifs ne se contentent pas de fournir le retour de position, mais permettent également une surveillance sécurisée du freinage grâce au Safe Brake Test.
