Les bienfaits des entraînements électro-hydrauliques

06/10/2018
Jake Mitchell de Bosch Rexroth souligne le rôle des solutions électro-hydrauliques dans les applications industrielles modernes.

Connus depuis plus de 200 ans comme un moyen efficace et commode de fournir de la puissance à une myriade d’applications industrielles, les systèmes hydrauliques demeurent au cœur des processus industriels dans une large palette de secteurs.

Les avantages de l’hydraulique et de l’Industrie 4.0

Les avantages des systèmes hydrauliques demeurent évidents. Économiques et fiables par rapport aux alternatives, ils fournissent une telle quantité et une telle densité de puissance qu’ils sont encore aujourd’hui la seule option pour certaines applications très exigeantes. Extrêmement résistants aux chocs et aux vibrations, ils peuvent également être installés dans des espaces restreints, grâce à leur compacité.

Comme dans les autres domaines de la transformation industrielle, les concepteurs des produits et systèmes hydrauliques font constamment évoluer leurs technologies pour suivre le rythme de la modernisation, d’autant plus avec l’accélération vers l’Industrie 4.0.

L’adoption de l’Industrie 4.0 nécessite une certaine connectivité avec les autres systèmes, ainsi que la capacité de surveiller et anticiper les problèmes de performance réels et potentiels qui, très souvent, n’auraient pas été pris en compte il y a 20 ans. Parallèlement, de nombreux fabricants souhaitent comprendre en détail le fonctionnement de certains systèmes, les problèmes qui les touchent et les meilleures pratiques de maintenance.

Les possibilités des entraînements électro-hydrauliques

Il serait néanmoins faux de suggérer que l’Industrie 4.0 est le seul moteur du changement dans le domaine de l’hydraulique. Dans tous les secteurs, la pression sur les prix et la hausse du coût de l’énergie imposent d’étudier tous les aspects de la conception et de l’exploitation pour assurer leur efficacité maximale.

Simultanément, le renforcement de la réglementation locale, nationale et internationale dans les domaines tels que le développement durable, les pratiques environnementales, l’hygiène et la sécurité pousse les concepteurs à intégrer des composants intelligents comme des contrôleurs, capteurs et technologies de surveillance connectés dans leurs systèmes hydrauliques.

En bref, les systèmes hydrauliques modernes doivent apporter efficacité, sécurité et connectivité et permettre la surveillance de l’état (et la réponse aux changements d’état), sans perdre de leur capacité unique à fournir de la puissance.

Cela a entraîné le développement de solutions hybrides ou électro-hydrauliques, qui associent la puissance transmissible de l’hydraulique à l’efficacité, à la sécurité et à la connectivité des systèmes électriques et électroniques.

En effet, l’électronification étend la puissance transmissible des systèmes hydrauliques, puisqu’elle offre la possibilité de séquences plus sophistiquées de commande de mouvement, tout en garantissant l’utilisation optimale du couple dans toute une gamme d’applications. Si l’on part du principe de Bernoulli – selon lequel à l’état idéal, plus un fluide s’écoule vite, moins il exerce de pression

les capteurs et commandes hydrauliques les plus récents, qui améliorent la souplesse et la variabilité du débit et de la pression, offrent des performances optimisées au niveau du couple.

Implication de la vitesse variable pour les entraînements hydrauliques connectés

Les recherches intensives et les travaux de développement menés par les grands acteurs du secteur font de l’automatisation basée sur les logiciels une possibilité réelle. Les systèmes hydrauliques de nombreuses applications peuvent ainsi être commandés exactement par les mêmes outils que les entraînements électriques.

Les ingénieurs d’études, dont les connaissances et la formation n’étaient pas suffisantes pour recourir aux systèmes hydrauliques, peuvent maintenant en tirer parti.

Les dernières solutions en date pour les entraînements électro-hydrauliques emploient les mêmes ensembles et la même logique de commande électronique que les entraînements électriques. Étant donné qu’elles utilisent des normes ouvertes telles que des interfaces multi-Ethernet, elles peuvent être ajoutées exactement de la même façon à des architectures de machine à réseau horizontal ou vertical.

Les axes électro-hydrauliques sont mis en service avec les mêmes outils d’ingénierie que les entraînements électriques, mais avec deux grandes différences. Premièrement, un « assistant » guide logiquement le technicien pendant la mise en service des axes hydrauliques et suggère les valeurs de paramétrage qui donneront le résultat souhaité.

Deuxièmement, les meilleurs contrôleurs de leur catégorie compensent intelligemment les spécificités de la technologie des fluides, à l’arrière-plan.

Le point essentiel est que ceux qui mettent les systèmes en service n’ont pas besoin d’une connaissance particulière des systèmes hydrauliques pour obtenir des résultats efficaces avec ces technologies. Parallèlement, les entraînements de pompe à vitesse variable les plus récents peuvent réduire jusqu’à 80 % la consommation d’énergie des axes hydrauliques.

Ces dernières années, presque tous les schémas de mouvement et spécificités de la technologie des fluides ont été modélisés dans des logiciels modulaires, même les caractéristiques particulières comme la cinématique de transmission et la synchronisation commandée. Il existe désormais des configurateurs en ligne distincts pour les composants et les modules, avec des outils de simulation qui vérifient le dimensionnement de tous les composants et permettent aux concepteurs de tester virtuellement un large éventail de configurations.

Les solutions modernes reposent sur l’intelligence distribuée et sur des normes ouvertes de programmation et de communication. De plus, les contrôleurs de mouvement sans armoire peuvent encore simplifier la conception.

Il est donc possible d’évaluer l’adéquation des entraînements électro-hydrauliques avec n’importe quelle application et de mettre en œuvre une automatisation, comme avec toute autre technologie.

Démarches de maintenance prédictive des entraînements électro-hydrauliques

Les jumeaux numériques des composants hydrauliques facilitent maintenant les simulations et les changements de processus commandés par logiciel, tandis que l’hydraulique interconnectée surveille et détecte les erreurs avec une probabilité de 99 % avant qu’elles ne provoquent une panne.

Des capteurs spécialisés peuvent recueillir des informations sur divers états des centrales hydrauliques pendant d’exploitation, tels que la qualité du fluide, la température et les vibrations, compter les cycles de commutation des vannes, envoyer ces informations en temps réel aux systèmes de commande et permettre aux opérateurs de prendre des mesures adéquates par anticipation et pendant les arrêts planifiés de la production.

Les entraînements électro-hydrauliques offrent une densité de puissance, une efficacité et une robustesse uniques, sans compter que leur conception, leur paramétrage, leur mise en service, leur exploitation et leur diagnostic à base de logiciel sont tout aussi pratiques que ceux des autres technologies d’entraînement.

Avec l’intelligence numérique, l’hydraulique interconnectable peut à présent être directement intégrée dans les concepts à technologies multiples et les concepts d’Industrie 4.0, ce qui signifie qu’elle est et restera un élément vital du génie mécanique moderne.

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