Codeurs rotatifs de sécurité SIKO pour engins de battage dans le génie civil spécialisé
La société de génie civil spécialisé Stump-Franki rend porteurs les terrains à bâtir pour les constructions lourdes tels que stades de football, ponts d’autoroute, centres commerciaux ou éoliennes. Elle fabrique à cette fin ses propres engins de battage permettant de fabriquer des pieux de fondation. Les pieux permettent de détourner les charges de l’ouvrage vers des couches plus profondes.
Stefan Hemmerle, directeur de l’ingéniérie mécanique chez Stump-Franki, explique : « Nous possédons notre propre service d’ingéniérie mécanique afin de développer les engins dont nous avons besoin, de les concevoir, les monter, les mettre en service et de pouvoir nous en servir nous-mêmes. » En particulier pour les engins de battage, la construction maison était la meilleure option : jusque dans les années 60, ces derniers pouvaient être achetés en Belgique. Par la suite, Franki Allemagne a commencé à construire ses propres machines telle que les moutons et aussi des appareils Atlas à partir de l’année 2000. De l’avis de Stefan Hemmerle, « Ceci représente pour nous un véritable avantage concurrentiel de construire ces machines selon nos besoins et de pouvoir ensuite utiliser nos propres procédés au bénéfice des clients ».
Le mouton Franki possède quatre treuils à câble montés sur la partie supérieure et trois codeurs rotatifs SIKO servant à la surveillance de la position. Dans la partie avant se trouve la jumelle, un bâti sur lequel est monté le tube de fonçage en acier ouvert à ses deux extrémités. Le tube de fonçage est rempli d’un bouchon en béton et gravier (1) et le bouchon est comprimé à petits coups avec le mouton de battage, bloc massif en acier (2). Le mouton de battage est un système de chute libre. Une fois que le bouchon est calé dans le tube sous l’effet des coups, la hauteur de chute est augmentée et le tube de fonçage poussé jusqu’à la profondeur terminale dans le sol de fondation portant. Le bouchon est alors damé avec le mouton de battage (3). Il se forme ce que nous appelons le pied Franki qui agit comme une cheville. Une fois le pied terminé, la cage d’armature est ajustée et du béton plastique ajouté (4) de manière à obtenir un pieu d’une pièce. Le pieu est prêt à supporter une charge quand le béton et le chapeau de la tête du pieu (5) ont durci.
Surveillance des quatre treuils à câble
Les quatre treuils à câble ont différentes tâches lors de la procédure d’enfonçage. Une traction est exercée sur le tube de fonçage par un treuil à câble, le mouton de battage se déplace sur le second, une benne pour le remplissage de béton et de gravier est fixée au troisième et il y a encore un treuil auxiliaire pour hisser la cage d’armature. Trois des quatre treuils sont surveillés par un codeur rotatif SIKO afin de toujours savoir où le tube de fonçage, le treuil auxiliaire et la benne se trouvent. Le câble auxiliaire de sécurité garantit que l’engin de battage est mis hors fonction avant qu’un crochet ne passe par une poulie. Ce codeur rotatif a donc un point de fin de course au-delà duquel le treuil ne doit plus tourner. Le treuil de traction de tube est la zone la plus sensible de l’installation. La position doit toujours être connue malgré les coups durs donnés dans le tube de fonçage.
Les codeurs rotatifs sont intégrés dans une commande automatique qui interroge en permanence les positions et pilote ainsi le guidage du câble.
Ce qui est également important pour notre application est la robustesse absolue. Au plus tard lors du damage du pied, une traction de 240 tonnes est exercée sur le tube et le mouton de battage de 6,5 tonnes chute simultanément dans le tube. Pratiquement toute la machine fait des bonds ! Les codeurs rotatifs doivent pouvoir résister à une telle sollicitation, ce qu’ils font.
Stefan Hemmerle, Directeur de la construction mécanique chez Stump-Franki
Codeur rotatif avec niveau de performance de sécurité PLd
Stefan Hemmerle explique : « Ce qui nous importe le plus est la précision de l’enregistrement de position et la redondance comme fonction de sécurité du codeur rotatif ». « En tant que codeur multitour, il est capable d’enregistrer de manière absolue jusqu’à 4 096 tours du treuil à câble. Nous avons de plus intégré un rapport de transmission, si bien que nous recevons une multitude de signaux qui autorisent un enregistrement permanent de position ».
La fonction de sécurité du codeur multitour avec classe de sécurité Pld est essentielle car la défaillance de certains composants peut avoir de graves conséquences dans une telle application. Il est entièrement redondant avec deux circuits de capteur séparés l’un de l’autre, garantissant ainsi un maniement sûr. De plus, il s’agit d’un codeur de valeur absolue qui détecte aussi hors tension exactement sa position et ne nécessite aucune course de référence. L’intégration dans la commande s’effectue dans ce cas par l’intermédiaire d’une interface de sécurité CANopen. « Ce qui est également important pour notre application est la robustesse absolue. Au plus tard lors du damage du pied, une traction de 240 tonnes est exercée sur le tube et le mouton de battage de 6,5 tonnes chute simultanément dans le tube. Pratiquement toute la machine fait des bonds ! Les codeurs rotatifs doivent pouvoir résister à une telle sollicitation, ce qu’ils font ». Le principe de mesure magnétique des codeurs rotatifs est un avantage supplémentaire car il convient parfaitement aux environnements difficiles.
Pieux de fondation dans un sol de mauvaise qualité quand la charge est lourde
L’enfoncement de pieux de fondation est particulièrement nécessaire quand la qualité du sol est mauvaise et les ouvrages particulièrement lourds. « L’avantage de notre système de battage de pieu Franki est que le pieu est entièrement enfoncé dans le sol. Nous ne produisons donc aucuns déblais qu’il nous faut éliminer » explique Stefan Hemmerle. « Grâce au pied damé, nous pouvons nous adapter à n’importe quel sol. Dans le cas où cela ne serait pas possible d’enfoncer particulièrement profondément, nous pouvons damer un pied un peu plus important et le comprimer plus fort pour donner à l’ouvrage la stabilité dont il a besoin. »
Un autre paramètre joue un rôle sur les éoliennes : la hauteur de son hélice. Des pieux obliques pouvant eux aussi être enfoncés dans le sol avec le mouton Franki, poids de chute libre compris, sont ici nécessaires à un ancrage sûr. De 24 à 36 pieux sont ancrés dans le sol. Deux pieux présentent une inclinaison vers l’extérieur, un pieu est incliné vers l’intérieur. Les pieux sont ainsi disposés en alternance car ils doivent résister à la traction comme à la pression selon le sens du vent.
Construction modulaire pour machines mobiles
Les codeurs rotatifs SIKO répondent aux attentes de sécurité, de précision et de robustesse dont la Stump-Franki a besoin pour ses applications. Le WV58MR fait partie du « module capteur PURE.MOBILE » qui a été exclusivement développé pour les contraintes élevées de machines mobiles et de véhicules utilitaires. Tous les capteurs possédant ce marquage ont les caractéristiques suivantes :
- disponibles dans la variante monocanale ou sécurité jusqu’au niveau de performance d (PLd) ;
- indices de protection jusqu’à IP6K9K ;
- plage de température étendue : -40 à +85 °C (en option : +105 °C) ;
- grande résistance aux chocs et aux vibrations ;
- fonctions extensibles et configurables telles qu’inclinaison, commutateur DIP, E/S numériques grâce aux cartes option PURE.MOBILE.
L’appel de Stefan Hemmerle à son partenaire commercial SIKO est « Surtout ne rien changer à la robustesse des codeurs rotatifs ! Ces propriétés seront aussi à l’avenir indispensables pour nos applications en génie civil spécialisé ». Les spécialistes de capteurs SIKO ont la réponse adéquate à cela avec leurs solutions de mesure pour machines mobiles.
Auteure : Michaela Wassenberg, journaliste indépendante
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