Quand utiliser un câble de commande industriel souple ou rigide?

Les câbles de commande hautement flexibles constituent la meilleure solution pour certaines installations. Sans un choix de câble adapté, une chaîne de convoyage peut soudainement tomber en panne ; un bras robotisé peut tomber en panne en plein cycle. Il existe des cas précis où un câble flexible est un meilleur choix qu’un câble de commande industriel rigide, et ce choix a une incidence sur la façon dont votre tableau de commande résiste aux conditions d’exploitation réelles.

La différence de performances entre les câbles de commande flexibles et les câbles rigides dans les applications dynamiques est significative. Le choix du câblage et des câbles figure parmi les principaux facteurs contribuant aux problèmes de qualité et de fiabilité des équipements d'automatisation. Les câbles de commande hautement flexibles peuvent être pliés des millions de fois sans s'abîmer, tandis que les câbles rigides peuvent se détériorer rapidement sous l'effet des vibrations, des mouvements répétés et des courbures serrées.

Points clés

• Le mouvement et les vibrations nécessitent un câble souple, en particulier dans les applications dynamiques telles que la robotique, les convoyeurs et les chaînes porte-câbles.
• Les câbles de commande hautement flexibles sont constitués d’un toron plus fin et d’une isolation souple.
• Le fil monofilament est un bon choix pour les installations fixes et permanentes telles que le câblage des bâtiments, les chemins de câbles et les tableaux statiques.
• Quel que soit le type de câble, une terminaison correcte est essentielle.

Comprendre les principes de base des conducteurs toronnés et des conducteurs monoblocs

Si vous devez choisir un câble, il est important de prendre la bonne décision dès le départ. Vous vous épargnerez ainsi de nombreux problèmes à l'avenir, tels que des défaillances prématurées, des tracas liés à la maintenance et des problèmes de conformité. Même si les erreurs peuvent être corrigées a posteriori, il est moins coûteux et plus efficace de prendre la bonne décision dès le début.

Quand opter pour un câblage flexible

Le câblage hautement flexible est le choix standard pour toutes les applications impliquant des mouvements, des vibrations ou des flexions répétées. Le câble flexible est le choix idéal pour les panneaux intégrés aux machines, la robotique et les systèmes de convoyage.

Dans les applications dynamiques, le fil plein subit un « durcissement par déformation » et finit par se fissurer. Ce phénomène s'observe souvent au niveau des points de raccordement et des coudes, là où les contraintes et les mouvements se concentrent dans le processus d'automatisation.

Pourquoi ce durcissement par déformation se produit-il ? Le phénomène trouve son origine au niveau métallurgique. Lorsque le fil de cuivre est plié à plusieurs reprises, la structure cristalline du métal est perturbée. Les dislocations (minuscules défauts au sein du grain) s’accumulent, et le métal devient plus rigide et plus cassant. À terme, le fil ne peut plus absorber les contraintes mécaniques en fléchissant légèrement et finit par se fissurer.

Un fil souple est composé de plusieurs brins, ce qui évite qu'un seul élément ne doive supporter toute la contrainte. En milieu industriel, un fil monofilament peut présenter des défaillances intermittentes. Il arrive souvent qu'une fissure partielle établisse un contact dans certaines conditions et pas dans d'autres, ce qui rend le diagnostic très difficile. Lorsque le fil cède complètement (et que la cause profonde est alors évidente), les coûts liés à la main-d'œuvre et aux temps d'arrêt se sont déjà accumulés. 

Il est également important de privilégier les câbles souples plutôt que les câbles rigides lorsque l'espace est limité et que les panneaux sont disposés de manière très serrée. Les câbles souples supportent mieux les courbures serrées, ce qui garantit un meilleur ajustement et réduit les contraintes à long terme. 

Les câbles de commande « high-flex » constituent une catégorie particulière de câbles et de câblages souples utilisés dans des applications impliquant des mouvements continus, telles que les chemins de câbles et les chaînes porte-câbles. Ces câbles se caractérisent par un toronnage plus fin et une isolation souple. Le terme « high-flex » ne sert pas uniquement à des fins marketing. Ces câbles sont conçus pour résister à des milliers, voire des millions de cycles de flexion, par rapport aux câbles toronnés standard. 

Le câble de commande à haute flexibilité est également conçu pour supporter des rayons de courbure minimaux plus serrés sans endommager l'isolation ni entraîner de fatigue du conducteur. Dans le cas d'installations compactes sur chemin de câbles, cela peut faire une différence notable pour le câble effectuant des cycles dans le même arc. 

Les matériaux de gaine des câbles à haute flexibilité jouent également un rôle important. Les gaines en PVC constituent l’option la plus courante et la plus abordable. Cependant, le PVC peut se rigidifier à basse température et se détériorer plus rapidement en cas de flexion continue. Pour ces applications, les gaines en polyuréthane (PUR) constituent un meilleur choix. Elles sont résistantes à l’abrasion, souples sur une large plage de températures et adaptées aux environnements pouvant contenir du liquide de refroidissement, de l’huile ou des fluides industriels. 

Le câble haute flexibilité est le choix idéal pour les machines équipées d’un chemin de câbles ou d’une chaîne porte-câbles. On retrouve ce type de câble dans l’assemblage automobile, où les équipements de soudage et de manutention robotisés peuvent être amenés à effectuer en continu des mouvements à cadence élevée. Les lignes d’emballage et de palettisation s’appuient également sur le câble haute flexibilité pour supporter des mouvements répétitifs constants.

Les câbles hautement flexibles sont généralement plus faciles à manipuler et à mettre en œuvre lors de l’installation et de l’assemblage. Le câble est plus souple à l’intérieur du chemin de câbles, ce qui réduit le risque d’endommagement de l’isolation pendant l’installation. Opter pour un autre type de câble qu’un câble hautement flexible dans une application dynamique engendre un risque de fiabilité qui a tendance à se manifester aux moments les plus inopportuns.

Quand faut-il utiliser un fil monofilament?

Le fil monofilament présente des avantages dans certaines applications. C'est souvent le choix standard pour les installations fixes et permanentes. Il est particulièrement adapté aux situations où le fil ne bouge pas et n'est pas soumis à des vibrations:

• Câblage du bâtiment
• Trajets des gaines
• Tableaux statiques

Le fil monofilaire conserve sa forme après avoir été plié. Dans les configurations fixes, cela peut simplifier le processus d’acheminement et vous éviter d’utiliser un fil de soutien supplémentaire. Cette caractéristique fait du fil monofilaire un choix judicieux dans un contexte approprié. Par exemple, dans une installation sur panneau fixe, le fil monofilaire simplifie le montage. Il reste à l’endroit où vous l’avez placé et s’achemine proprement à travers le conduit. Il ne nécessite pas la même attention que le fil toronné en matière de gestion des terminaisons. Pour les fabricants de tableaux travaillant sur des applications statiques à grand volume, cette facilité peut se traduire par un gain de temps considérable lors de l’assemblage.

Dans certaines applications impliquant des signaux à faible intensité, le fil monofilament offre également une connexion plus fiable avec certains modèles de connecteurs, qui le maintiennent de manière plus stable que le fil toronné fin. 

Le fil monofilament permet également de réaliser des économies. Il est moins cher que le fil toronné et nettement moins onéreux que la plupart des câbles véritablement hautement flexibles. Pour les applications où le fil n’a pas besoin de bouger, de vibrer ou de résister à des contraintes mécaniques, il est logique d’éviter de payer un supplément pour une flexibilité dont vous n’avez pas besoin.

Lorsqu’on opte pour un fil monofilament, le mot-clé est « statique ». Si le fil reste totalement immobile en fonctionnement normal, le fil monofilament est généralement le bon choix. Il est toutefois important d’évaluer votre choix. Pour les conceptions qui commencent par être statiques et évoluent vers quelque chose de plus dynamique, vous devez repenser en conséquence les spécifications de câblage.

Fiabilité des raccordements de fils

Les points de raccordement constituent l’un des points de défaillance les plus courants pour les fils toronnés. Le choix du fil et l’application de techniques d’installation appropriées sont tous deux essentiels. 

Les conducteurs toronnés ont tendance à s’épanouir ou à absorber la soudure, ce qui peut entraîner des connexions peu fiables s’ils ne sont pas correctement maîtrisés. En général, cela implique l’utilisation de embouts — des manchons métalliques, généralement en cuivre ou étamés, qui sont sertis sur les extrémités des fils toronnés avant le raccordement. Dans les tableaux industriels, les embouts créent un point de raccordement solide et uniforme qui fonctionne de manière fiable dans les borniers à vis et à cage à ressort. Sans embout, les extrémités du câble toronné s'éparpillent et certains brins peuvent manquer la borne, ce qui entraîne une connexion inégale.

Le choix de la cosse doit correspondre au calibre du fil. Les cosses surdimensionnées ne se sertiront pas correctement, tandis que celles qui sont trop petites risquent d’endommager les conducteurs. Pour la plupart des câblages de tableaux, les cosses isolées constituent le choix standard. Elles comportent un code couleur correspondant au calibre du fil, ce qui facilite l’assemblage et assure l’isolation.

Les ferrules non isolées sont souvent utilisées lorsque l'espace est restreint ou lorsque la forme d'un connecteur nécessite une terminaison à profil réduit. Pour les fabricants de tableaux électriques, les bonnes pratiques en matière de ferrules relèvent du bon sens, mais sur le terrain, on constate souvent que les ferrules sont omises ou mal dimensionnées, ce qui en fait une source fréquente de problèmes de connexion intermittents.

Les fils rigides se raccordent plus directement, mais les points de raccordement restent vulnérables. Ils peuvent être sujets à des entailles et à des ruptures au niveau des points de raccordement lors des opérations de maintenance, en particulier sur les tableaux nécessitant un accès fréquent.

Résistance aux vibrations des câbles

Tout mouvement peut avoir un impact sur le câble. Un câble monofilament n’est pas conçu pour supporter les vibrations et les mouvements. À long terme, le métal subit une fatigue, ce qui entraîne de minuscules fractures et fissures qui passent souvent inaperçues jusqu’à ce qu’une défaillance du système se produise.

Un câble toronné, en revanche, comporte plusieurs filaments (ou brins) qui répartissent les contraintes dues aux vibrations et protègent contre la fatigue. Le câble toronné peut résister à des environnements soumis à de fortes vibrations et à des conditions dynamiques.

Même les connexions en fil monofilament les mieux réalisées finiront par se desserrer en cas de vibrations prolongées. Les vibrations entraînent une résistance, un dégagement de chaleur supplémentaire et, à terme, une défaillance ; il est donc essentiel de bien faire les choses. 

Dans les environnements soumis à de fortes vibrations, la solution par défaut est presque toujours le fil toronné avec des embouts correctement sertis. Ce choix permet aux fils de préserver l’intégrité de la connexion dans de nombreuses circonstances différentes. Le fil monofilament ne peut rivaliser avec la fiabilité du fil toronné dans les environnements soumis à des vibrations et à des mouvements.

Considérations relatives à la durabilité à long terme des câbles

Quel est donc le bon choix pour garantir la plus grande durabilité à long terme ? Un câble toronné ou un câble monofilaire?

Un conducteur monofilaire placé à l’intérieur d’un conduit ou d’une gaine peut provoquer des défauts intermittents pendant des mois avant que sa nature ne soit identifiée comme source du problème. Souvent, ces problèmes sont coûteux, perturbateurs et difficiles à diagnostiquer.

Un câble hautement flexible constitue le meilleur choix dès le départ pour les applications en mouvement. La différence de coût entre un câble flexible et un câble monofilaire est négligeable, surtout si on la compare au coût d’une panne sur site.

Un câble toronné standard peut ne pas résister à un mouvement constant ou à des cycles de flexion répétés. Le câble hautement flexible est le choix présentant le moins de risques et le coût de cycle de vie le plus bas.

Il est également important de prendre en compte les aspects environnementaux tels que les variations de température ou le contact avec des produits chimiques comme l’huile et le liquide de refroidissement. Ces exigences doivent guider votre choix de conducteur et d’isolation, tout comme la question du choix entre un fil souple et un fil rigide. 

Le type de conducteur n’est qu’un élément parmi d’autres lorsqu’il s’agit de garantir la fiabilité des performances d’un câble. Il est également essentiel de vous approvisionner auprès d’un fournisseur compétent, capable de vous garantir le produit adapté à votre application spécifique.

Les câbles de commande flexibles ne sont pas tous fabriqués selon les mêmes normes. Les fournisseurs doivent bien connaître les normes UL. Les installations intégrées aux machines réduisent le risque d’utilisation inappropriée.

Chez IEWC, nous vous aidons à choisir le type de conducteur, la section, l’isolation et l’indice de flexibilité adaptés à vos besoins spécifiques. Nous veillons à ce que vous disposiez du câble adapté à votre application industrielle, qu’il s’agisse d’un tableau statique ou d’un système de mouvement à cycles élevés. Contactez-nous dès aujourd’hui pour demander un devis.