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Dans les domaines du polissage robotisé, de l’assemblage de précision et des essais mécaniques en recherche scientifique, le capteur de force à six axes peut simultanément acquérir les données relatives aux trois forces directionnelles (Fx, Fy, Fz) et aux trois moments directionnels (Mx, My, Mz). De nombreux utilisateurs ont tendance à ne prêter attention qu’à la plage de force axiale et à négliger l’adéquation en couple lors de la sélection du modèle, ce qui entraîne soit une surcharge rapide du capteur et sa détérioration, soit une sensibilité de détection insuffisante due à une plage excessive. Un appariement rationnel des plages de force et de couple est essentiel pour exploiter pleinement les capteurs de force multidimensionnels.
Tout d’abord, il est indispensable de déterminer précisément les conditions réelles de sollicitation subies par l’équipement et de distinguer la contrainte statique de la charge dynamique par impact. Dans de nombreuses conditions de fonctionnement, la force axiale n’est pas importante, mais le point d’application de la force est éloigné de la face d’installation du capteur, ce qui génère un fort moment de basculement. Même si la force axiale ne dépasse pas la valeur nominale, ce moment de basculement peut toutefois excéder la plage de mesure en couple, provoquant directement des dommages au corps élastique : c’est là une cause fréquente de défaillance des capteurs multi-dimensionnels. Lors du choix du modèle, les caractéristiques ne peuvent pas être déterminées uniquement sur la base de la traction et de la compression axiales ; il faut impérativement tenir compte du moment de basculement engendré dans les conditions réelles d’utilisation. Ensuite, la plage de mesure en force et celle en couple ne sont pas nécessairement liées par un rapport fixe. De nombreux capteurs multi-dimensionnels de force personnalisés, non standardisés, sont disponibles sur le marché : ils permettent, par exemple, d’obtenir une grande plage de force avec une faible plage de couple, ou inversement une faible plage de force avec une grande plage de couple. Ainsi, lors d’une opération de meulage fin effectuée par un robot, la force de contact est très faible, mais le bras en porte-à-faux est long, ce qui favorise la génération d’un moment de basculement important : il convient alors de choisir une configuration à faible force et fort moment. En revanche, dans les conditions d’essai d’enfoncement (press-fitting), la pression axiale est élevée tandis que le moment de basculement reste faible : on privilégiera donc une configuration à forte force et faible moment.
Par ailleurs, une marge de sécurité doit être prévue. Il est recommandé de retenir un coefficient de sécurité de 1,22 fois la charge calculée théoriquement afin d’éviter toute surcharge instantanée due à un impact dynamique ; il ne faut pas choisir aveuglément une plage de mesure excessivement large. Si cette plage est trop étendue, le signal de faible intensité sera facilement noyé par le bruit, ce qui réduira la précision de mesure et annulera l’effet d’un contrôle fin de la force.
En outre, la structure d’installation influencera indirectement l’état réel de contrainte. Des outillages inadaptés ou une bride d’adaptation excessivement longue amplifieront le moment de basculement. Lors de la détermination de la plage de mesure, il convient également d’optimiser simultanément la solution mécanique d’installation afin de réduire les interférences dues à un couple parasite.
En un mot, le choix d’un capteur de force à six axes ne consiste pas simplement à sélectionner l’indice de force maximale. Seule une analyse complète des conditions de travail sur le terrain, la prise en compte du moment de basculement, un appariement rationnel des plages de force et de moment, ainsi qu’une attention portée à la marge de sécurité et à la sensibilité de détection permettent au capteur de force multidimensionnel de déployer pleinement ses performances et de servir divers scénarios d’essai, tels que la commande manuelle de robots, les essais automatisés et l’étalonnage pour la recherche scientifique.
Le capteur de force à six axes permet de détecter simultanément les forces et les moments dans les trois dimensions XYZ ; il constitue ainsi l’équipement de détection fondamental dans les domaines de l’automatisation intelligente et de la détection de précision.
Scénarios principaux d'application :
Commande manuelle collaborative du robot, usinage flexible (meulage et polissage) par robot, assemblage automatique de pièces de précision, détection en ligne de l’ajustement sous pression industriel, apprentissage par guidage manuel du robot, préhension adaptative anti-collision du robot, essais mécaniques de pièces automobiles, essais de charge structurelle aérospatiale, mesure de force sur des robots médicaux, surveillance de la force exercée par des équipements de rééducation, expériences de recherche mécanique dans les établissements d’enseignement supérieur et universitaire, et essai d’étalonnage des performances de nouveaux matériaux.
