FR2918172A1 - DEVICE AND METHOD FOR MONITORING THE VIBRATION CONDITION OF A ROTATING MACHINE. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de surveillance des vibrations générées par un roulement d'une machine formé par deux bagues, extérieure et intérieure, l'une fixe par rapport au bâti d'une machine et l'autre tournante, coaxiales entre lesquelles au moins un élément roulant est emprisonné et susceptible de se déplacer, des vibrations générées par d'autres organes de la machine possédant une signature fréquentielle respective transitant par ce roulement, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de positionnement non-conducteur monté sur un élément en contact avec un élément du roulement, le moyen de positionnement positionnant un élément conducteur, réalisant une première armature d'un condensateur pour former un capteur capacitif, à une distance d'une partie conductrice d'une bague du roulement, formant la seconde armature du condensateur, et le moyen de positionnement étant solidaire d'un moyen de cloisonnement pour créer un milieu isolant entre ces deux armatures.The present invention relates to a device for monitoring the vibrations generated by a bearing of a machine formed by two rings, outer and inner, one fixed relative to the frame of a machine and the other rotating, coaxial between which at least a rolling element is trapped and able to move, vibrations generated by other members of the machine having a respective frequency signature transiting through the bearing, characterized in that the device comprises at least one non-conducting positioning means mounted on an element in contact with a rolling element, the positioning means positioning a conductive element, providing a first armature of a capacitor to form a capacitive sensor, at a distance from a conductive part of a ring of the bearing, forming the second armature of the capacitor, and the positioning means being secured to a partitioning means for creating r an insulating medium between these two frames.
Description
2918172 Dispositif et procédé de surveillance de l'état vibratoire d'uneApparatus and method for monitoring the vibratory state of a
machine tournante. La présente invention se rapporte au domaine des composants mécaniques des machines tournantes dont les mécanismes de rotation sont sensibles au balourd ou sont susceptibles d'exciter la structure des machines telles que les turbines, les alternateurs, moteurs et réducteurs, etc. et plus particulièrement au domaine des roulements à billes, à aiguilles ou à rouleaux. Les roulements sont des composants mécaniques qui guident la rotation d'un arbre dans un palier en limitant les frottements qui pourraient être occasionnés par le mouvement d'une des deux pièces par rapport à l'autre. Les roulements sont formés par deux bagues coaxiales, l'une dite intérieure et l'autre extérieure entre lesquelles des éléments mobiles sont placés et maintenus. Ces éléments mobiles, généralement des billes, bien qu'emprisonnés entre les deux bagues coaxiales assurent la rotation d'une des bagues par rapport l'autre. Dans certains modèles, les billes sont remplacées par des rouleaux cylindriques ou tronconiques. Les roulements sont alors capables de supporter un effort radial supérieur par rapport aux roulements à billes classiques. De même, certains roulements, dits à aiguilles, utilisent des rouleaux de faible diamètre comparé à leur longueur, présentant l'avantage d'être moins encombrant grâce à un espace radial réduit. Pourtant, même si l'utilisation de roulements réduit les frottements dus à la rotation d'un arbre dans son palier, une fatigue des composants mécaniques va apparaître une fois qu'un certain nombre de rotations est dépassé. Cette détérioration atteint les organes roulants comme les bagues. Elle peut prendre la forme d'une usure naturelle, l'écaillage, d'une corrosion, d'un grippage, d'une abrasion, etc. qui va générer un choc, ou bien prendre la forme d'un déséquilibrage de l'arbre provoquant un balourd. Cette 2 2918172 détérioration de l'état du mécanisme se traduit alors par une vibration qui augmente avec l'usure. Ainsi, il est connu que si l'augmentation des vibrations permet de détecter un défaut, l'analyse des caractéristiques du spectre vibratoire de la 5 machine va permettre d'en identifier la cause et donc de définir le délai avant que le seuil critique ne soit atteint. Suivant le type d'altération du mécanisme, la vibration varie. Le balourd d'un déséquilibrage de l'arbre produit une excitation sinusoïdale tandis que l'écaillage d'une piste d'un roulement va provoquer un choc qui se traduit par une excitation impulsionnelle au 10 passage de chacun des éléments mobiles du roulement sur l'écaille. Actuellement, la principale méthode pour caractériser et surveiller l'état de chaque composant essentiel d'une machine tournante consiste en l'utilisation de capteurs vibratoires de type accéléro-métriques. Le phénomène utilisé dans ce type de capteur est appelé piézo-électricité. Sous 15 l'action d'une force mécanique, certains corps peuvent se polariser. Pour utiliser cette propriété, les capteurs piézoélectriques présentent la forme d'un disque dont chacune des surfaces est reliée à une électrode. Une pression sur une face du capteur génère une contrainte mécanique qui polarise le capteur. La charge générée est par la suite amplifiée pour pouvoir être 20 mesurée. Pour pouvoir mesurer les vibrations dues à une détérioration, ces capteurs piézo-électriques sont disposés à proximité des points stratégiques des principaux composants de la machine surveillée. La fréquence des vibrations du roulement se traduit par une fréquence de contrainte/pression à 25 la surface du capteur, transformée sous la forme d'une variation d'un signal électrique mesuré. Il apparaît que l'utilisation de tels capteurs présente de nombreux inconvénients. En plus de leur coût élevé, ces capteurs ne peuvent pas toujours être positionnés au plus près de la source à l'origine de la vibration éventuelle. Or les vibrations engendrées par les défauts du roulement ont la particularité de se propager dans l'ensemble de la structure de la machine. Ces vibrations peuvent ainsi changer de milieu du fait du changement de la nature des matériaux, ce qui provoque alors des phénomènes de réflexion, de réfraction mais encore de conversion du mode de propagation. Il est donc important pour mesurer correctement les vibrations d'une machine que les capteurs soient positionnés sur des points de mesure optimums. Dans le cas d'une utilisation de capteurs accéléro-métriques ou piézo-électriques, l'accession à ces points de mesure optimum n'est pas toujours possible. Par ailleurs, les vibrations sont amorties au fur et à mesure qu'elles s'éloignent de la source qui leur a donné naissance. Le positionnement de ces capteurs à distance de la source des vibrations entraine alors une atténuation importante du signal mesuré. De plus, il faut noter que ces capteurs vibratoires ont une qualité de mesure qui dépend de la surface contre laquelle ils sont positionnés. Cette surface doit pouvoir transmettre correctement les vibrations mesurées sans qu'il n'y ait de perte d'information. rotating machine. The present invention relates to the field of mechanical components of rotating machines whose rotation mechanisms are sensitive to unbalance or are likely to excite the structure of machines such as turbines, alternators, motors and reducers, etc. and more particularly in the field of ball bearings, needle or roller. Bearings are mechanical components that guide the rotation of a shaft in a bearing by limiting the friction that could be caused by the movement of one of the two parts relative to the other. The bearings are formed by two coaxial rings, one said inner and the other outer between which movable elements are placed and maintained. These movable elements, generally balls, although trapped between the two coaxial rings ensure the rotation of one of the rings relative to each other. In some models, the balls are replaced by cylindrical or frustoconical rollers. The bearings are then able to withstand a higher radial force compared to conventional ball bearings. Similarly, some bearings, called needles, use rollers of small diameter compared to their length, having the advantage of being less bulky thanks to a reduced radial space. However, even if the use of bearings reduces the friction caused by the rotation of a shaft in its bearing, a fatigue of the mechanical components will appear once a certain number of rotations is exceeded. This deterioration affects the rolling bodies such as rings. It can take the form of natural wear, flaking, corrosion, galling, abrasion, etc. that will generate a shock, or take the form of an imbalance of the shaft causing an imbalance. This deterioration of the state of the mechanism then results in a vibration which increases with wear. Thus, it is known that if the increase in vibration makes it possible to detect a defect, the analysis of the characteristics of the vibratory spectrum of the machine will make it possible to identify the cause thereof and thus to define the delay before the critical threshold be reached. Depending on the type of alteration of the mechanism, the vibration varies. The unbalance of the shaft imbalance produces sinusoidal excitation while the flaking of a track of a bearing will cause a shock which results in an impulse excitation at the passage of each of the movable elements of the bearing on the bearing. tortoiseshell. At present, the main method for characterizing and monitoring the state of each essential component of a rotating machine is the use of vibratory sensors of the accelerometric type. The phenomenon used in this type of sensor is called piezoelectricity. Under the action of a mechanical force, some bodies can polarize. To use this property, the piezoelectric sensors have the shape of a disk, each of whose surfaces is connected to an electrode. Pressure on one side of the sensor generates a mechanical stress that polarizes the sensor. The generated charge is subsequently amplified to be measured. To be able to measure the vibrations due to deterioration, these piezoelectric sensors are placed close to the strategic points of the main components of the machine under surveillance. The vibration frequency of the bearing results in a stress / pressure frequency at the surface of the sensor, transformed as a variation of a measured electrical signal. It appears that the use of such sensors has many disadvantages. In addition to their high cost, these sensors can not always be positioned closer to the source at the origin of the possible vibration. Now the vibrations generated by the defects of the bearing have the particularity to propagate throughout the structure of the machine. These vibrations can thus change environment because of the change in the nature of the materials, which then causes phenomena of reflection, refraction but also conversion of the propagation mode. It is therefore important to measure the vibrations of a machine correctly that the sensors are positioned on optimum measuring points. In the case of use of accelerometric or piezoelectric sensors, the accession to these optimum measurement points is not always possible. In addition, the vibrations are dampened as they move away from the source that gave them birth. The positioning of these sensors away from the source of the vibrations then causes a significant attenuation of the measured signal. In addition, it should be noted that these vibratory sensors have a quality of measurement that depends on the surface against which they are positioned. This surface must be able to correctly transmit the measured vibrations without any loss of information.
La présente invention a pour objet de fournir au moins un capteur capable de palier un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur tout en améliorant la qualité du signal vibratoire mesuré et en proposant une solution à faible coût. Cet objectif est atteint par un dispositif de surveillance d'une machine des vibrations générées par un roulement formé par deux bagues, l'une extérieure et l'autre intérieure, l'une fixe par rapport au bâti d'une machine et l'autre tournante, coaxiales entre lesquelles au moins un élément roulant est emprisonné et susceptible de se déplacer, des vibrations générées par d'autres organes de la machine transitant par ce roulement, chacun des organes de la machine possédant une signature fréquentielle respective, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de positionnement non-conducteur monté sur au moins un élément en contact avec au moins un élément du roulement ou monté sur au moins un des éléments du roulement, le moyen de positionnement comportant au moins un logement pour positionner au moins un élément conducteur, réalisant une première armature d'au moins un condensateur pour former un capteur capacitif, à une distance d'une partie conductrice fixée ou intégrée à une 4 2918172 bague du roulement, formant la seconde armature du condensateur ou capteur capacitif, et le moyen de positionnement non-conducteur étant solidaire d'au moins un moyen de cloisonnement qui permet de créer, entre au moins deux armatures d'un même condensateur, un espace formant un 5 milieu isolant diélectrique et assurant l'étanchéité de ce milieu isolant en étant en contact avec une partie de la bague du roulement fixant ou intégrant la seconde armature, les armatures du capteur capacitif étant montées perpendiculairement à l'axe de déplacement des vibrations surveillées. Un avantage de l'invention est que ces capteurs sont positionnés au 10 plus proche d'au moins une des pièces en mouvement permettant d'obtenir un signal de grande qualité avec peu de pertes. Selon une variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisée en ce que le moyen non-conducteur de positionnement d'au moins une armature est monté serré sur une bague de 15 roulement fixe par rapport au bâti de la machine, au niveau d'une entretoise entre la bague de roulement et le bâti de la machine, le moyen de positionnement venant positionner au moins une première armature en face d'au moins une seconde armature solidarisée ou intégrée à la surface de la bague de roulement fixe par rapport au bâti de la machine. 20 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisée en ce que le moyen non-conducteur de positionnement d'au moins une armature est inséré dans une cavité du bâti de la machine, le moyen de positionnement venant positionner au moins une première armature en face d'au moins une seconde armature solidarisée ou 25 intégrée à la surface de la bague de roulement fixe par rapport au bâti de la machine. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisée en ce que, une seconde armature étant intégrée ou solidarisée dans une bague de roulement fixe par rapport à un 30 bâti de la machine au fond d'une cavité de la bague de roulement, un moyen de positionnement non-conducteur d'au moins une armature vient former un capteur capacitif en disposant la première armature en face de la seconde 5 2918172 armature, le moyen de positionnement étant monté sur un moyen de support fixé à au moins une paroi de la cavité dans la bague de roulement, les caractéristiques de raideur et d'amortissement du moyen de support étant connues, de sorte que le moyen de positionnement de la première armature 5 soit mobile dans la cavité de la bague de roulement, un moyen de cloisonnement de forme annulaire étant placé entre les deux armatures du dispositif pour fermer un milieu isolant. Un avantage de l'invention est que le capteur capacitif réalisé par la paire d'armatures formant un condensateur peut être disposé à l'intérieur du 10 roulement, c'est-àdire à l'endroit optimum où l'ensemble des informations vibratoires transitent sans que celles-ci n'aient été amorties. Un autre avantage du dispositif de l'invention se caractérise par son faible encombrement qui lui permet d'être directement intégré à la machine. Un autre avantage apporté par l'invention est le faible coût de sa 15 mise en oeuvre. Ceci permet de l'utiliser systématiquement lors de la conception de la machine au niveau industriel et ainsi de suivre en continu l'état vibratoire de la machine et donc son endommagement. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisée en ce que, une seconde armature étant 20 intégrée ou solidarisée dans une bague de roulement fixe par rapport à un bâti de la machine au fond d'une cavité de la bague de roulement, un moyen de positionnement non-conducteur d'au moins une armature vient former un capteur capacitif en disposant la première armature en face de la seconde armature, le moyen de positionnement étant monté sur un moyen de support 25 fixé à au moins une paroi de la cavité dans la bague de roulement, les caractéristiques de raideur et d'amortissement du moyen de support étant connues, de sorte que le moyen de positionnement de la première armature est maintenu en contact avec le bâti de la machine au niveau de l'orifice de la cavité de la bague de roulement en contact avec le bâti de la machine de 30 façon à recevoir directement des vibrations provenant du bâti de la machine. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que le module de Young du moyen de 6 2918172 support est inférieur à celui du moyen de positionnement et/ou à celui de la bague de roulement. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisée en ce que, une seconde armature étant 5 intégrée ou solidarisée dans une bague de roulement fixe par rapport à un bâti de la machine au fond d'une première cavité de la bague de roulement, un moyen de positionnement non-conducteur d'au moins une armature vient former un capteur capacitif en disposant la première armature en face de la seconde armature, un moyen de cloisonnement annulaire fermant le milieu 10 isolant qui sépare les deux armatures, et en ce que, une seconde cavité plus étroite que la première cavité étant réalisée dans le fond de la première cavité et formée par un alésage orienté selon un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement et passant par le centre de rotation du roulement, l'extrémité d'une aiguille monté sur la première armature 15 perpendiculairement à un plan tangent à la première armature vienne se maintenir en contact avec le fond de la seconde cavité situé dans la profondeur de la bague de roulement et en face du chemin de roulement en contact avec au moins un élément roulant. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance 20 de vibrations est caractérisée en ce que le module de Young du moyen de positionnement est inférieur à celui de l'aiguille montée sur la première armature et/ou celui de la bague de roulement. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce qu'une troisième armature est intégrée ou 25 solidarisée à la surface du bâti de la machine située au niveau de l'orifice de la cavité de la bague de roulement en contact avec le bâti de la machine, le moyen de positionnement non-conducteur disposant la première armature en face de la troisième armature simultanément entre les deuxième et troisième armatures de sorte que les première et troisième armatures, séparées par un 30 moyen de cloisonnement de forme annulaire pour fermer un milieu isolant, forment un second capteur capacitif. 7 2918172 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que la cavité est orientée selon un axe parallèle à l'axe de rotation du roulement, les armatures positionnées dans la cavité étant disposées parallèlement au plan du roulement. 5 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que la cavité est orientée selon un axe radial par rapport à l'axe de rotation du roulement, les armatures positionnées dans la cavité étant disposées parallèlement à l'axe de rotation du roulement. 10 Un avantage de l'invention est que ces capteurs capacitifs permettent d'avoir accès d'une part aux efforts radiaux et d'autre part aux efforts axiaux des roulements. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisée en ce que, les éléments roulants du roulement 15 étant maintenus espacés et emprisonnés par une cage formée de deux demi-cages disposées de part et d'autre des éléments roulants et mobiles avec les éléments roulant entre les bagues de roulement, au moins un moyen non-conducteur de positionnement est monté sur une des demi-cages de manière à venir positionner au moins une première armature en 20 face d'une seconde armature intégrée ou solidarisée à la surface d'une bague de roulement sur tout le tour de la bague de roulement, un moyen de cloisonnement mobile avec le moyen de positionnement et la demi-cage correspondante formant un milieu isolant entre les armatures de manière à former un capteur capacitif. 25 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisée en ce qu'au moins une demi-cage est montée d'au moins un moyen de positionnement permettant de positionner au moins deux premières armatures, une première armature étant respectivement positionnée en face d'une seconde armature intégrée ou solidarisée à la 30 surface de chacune des bagues de roulement, formant un capteur capacitif au niveau de chacune des bagues. 8 2918172 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que, chacune des demi-cages du roulement participant à la formation d'au moins un capteur capacitif, au moins deux capteurs capacitifs et leur demi-cage respective sont disposés 5 symétriquement par rapport au plan du roulement. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que le moyen de cloisonnement est formé par une lame métallique solidaire du moyen de positionnement et en contact avec au moins une partie de la surface à laquelle la seconde armature se 10 trouve solidarisée ou intégrée. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que le moyen de cloisonnement est formé par un joint élastique solidaire du moyen de positionnement, le joint élastique présentant une lèvre en contact avec au moins une partie de la surface à 15 laquelle la seconde armature se trouve solidarisée ou intégrée. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce qu'au moins trois premières armatures conductrices sont positionnées par un moyen de positionnement non-conducteur, radialement par rapport à au moins une seconde armature 20 conductrice solidarisée ou intégrée à une partie d'une bague du roulement, les axes passant respectivement par les positions de chacune des paires d'éléments conducteurs formant un capteur capacitif et le centre de rotation du roulement réalisent entre eux des angles (a) d'au plus 120 . Un autre avantage d'un dispositif selon l'invention avec plusieurs 25 capteurs capacitifs disposés à 120 par rapport à l'axe coaxial des bagues du roulement est que la localisation de l'éventuel défaut est réalisée avec une plus grande précision. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce qu'au moins deux armatures conductrices 30 en vis à vis sont l'une convexe et l'autre concave dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement. 9 2918172 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que le moyen de positionnement non-conducteur positionne au moins une première armature conductrice axialement par rapport à une seconde armature conductrice solidarisée ou 5 intégrée à une bague du roulement. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que le moyen de positionnement non-conducteur positionne une paire d'armatures conductrices, l'une radialement, l'autre axialement par rapport à au moins une armature conductrice 10 solidarisée ou intégrée à une bague du roulement. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce qu'un seul espace formant le milieu isolant diélectrique est commun à la paire de condensateurs formés par au moins deux armatures conductrices positionnées par le moyen de 15 positionnement non-conducteur d'une part et au moins une armature conductrice solidarisée ou intégrée à une bague du roulement d'autre part. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce qu'au moins trois premières armatures sont positionnées radialement par au moins un moyen de positionnement 20 non-conducteur en face d'au moins une seconde armature solidarisée ou intégrée à une bague du roulement formant un premier ensemble d'au moins trois capteurs capacitifs, et en ce que sur au moins une face du roulement, au moins trois premières armatures sont positionnées par au moins un moyen de positionnement non-conducteur en face d'au moins une seconde 25 armature solidarisée ou intégrée à une bague du roulement, formant au moins un second ensemble d'au moins trois autres capteurs capacitifs, les trois capteurs capacitifs de chacun de ces ensembles étant positionnés à égale distance de l'axe de rotation (Z-Z) du roulement de sorte que, dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (Z-Z) du roulement, les plans passant 30 respectivement par les axes de symétrie de chacun des capteurs capacitifs et le centre de rotation du roulement forment entre eux des angles (a) de 120. 10 2918172 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de réglage de la distance qui sépare au moins deux armatures participant à la formation d'un même capteur capacitif. 5 Un autre avantage du dispositif de l'invention est que le réglage de la distance entre les armatures permet de définir la sensibilité et la valeur du condensateur à vide. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que les paires d'armatures de chacun des 10 capteurs capacitifs sont reliées à un montage électronique respectif formant un amplificateur de charge destiné à délivrer en temps réel un signal représentatif des déplacements d'une armature par rapport à l'autre dus aux vibrations lors du fonctionnement du roulement mécanique. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance 15 de vibrations est caractérisé en ce que chaque paire d'armatures est solidarisée à un montage électronique formant un amplificateur de charge (AC), la seconde armature solidarisée ou intégrée à la bague de roulement est reliée à la masse et la première armature positionnée par le moyen de positionnement non-conducteur est reliée à l'entrée inverseuse (i) d'un 20 Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) à haute impédance par un câble blindé dont le blindage est relié à l'entrée non-inverseuse de l'ALI, l'entrée noninverseuse de l'ALI étant reliée à un générateur fournissant une tension continue ou alternative (Ve), la sortie de l'ALI étant reliée à son entrée inverseuse via un condensateur (Cf) et une résistance montée en parallèle. 25 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que chaque paire d'armatures est associée à un montage électronique formant un amplificateur de charge (AC), la seconde armature solidarisée ou intégrée à la bague de roulement est reliée à un générateur fournissant une tension (Ve) et la première 30 armature positionnée par le moyen de positionnement non-conducteur est reliée à l'entrée inverseuse (i) d'un Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) à haute impédance par un câble blindé dont le blindage est relié à une 11 2918172 armature d'un condensateur (Cs) reliée à la masse et dont l'autre armature se trouve reliée à l'entrée inverseuse (-) de l'ALI, un condensateur (Cf) étant disposé entre l'entrée inverseuse de l'ALI et la sortie de l'ALI et trois résistances montées en T, l'une des résistances reliée à la masse, étant 5 positionnées en parallèle par rapport au condensateur (Cf), l'entrée non- inverseuse (n.-) de l'ALI étant reliée à la masse Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que la sortie de l'Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) est reliée à l'entrée d'un convertisseur analogique digital dont la 10 sortie est utilisée par un circuit à microprocesseur pour calculer la variation de distance par l'exécution d'un programme mettant en oeuvre la formule : dx= - Cf AVS Ve.SS et pour déclencher une alarme par comparaison du résultat obtenu avec un seuil mémorisé, Ax représentant la variation de la distance (d) séparant les 15 deux armatures du condensateur, LV5 représentant la variation de la tension à la sortie de l'amplificateur, Ve représentant la composante continue ou alternative de la tension à l'entrée de l'amplificateur, S, représentant la sensibilité de la capacité et Cf représentant la capacité du condensateur reliant la sortie de l'ALI à l'entrée inverseuse. 20 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de détection de la fréquence de rotation du roulement pour réaliser des mesures lorsque les bagues du roulement sont dans une position définie l'une par rapport à l'autre. 25 Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de traitement fréquentiel du signal vibratoire mesuré au niveau des armatures du condensateur permettant d'obtenir le signal vibratoire d'au moins un des différents organes de la machine par comparaison avec les 12 2918172 signatures vibratoires respectives de chacun des organes de la machine enregistrées au niveau d'au moins un moyen de mémorisation. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un 5 moyen de traitement temporel du signal vibratoire d'au moins un des organes de la machine permettant d'obtenir plusieurs paramètres statistiques de ce signal pour être comparés avec des paramètres statistiques de défauts enregistrés au niveau d'un moyen de mémorisation. Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé qui 10 permette de mesurer en temps réel, précisément et à distance de petites variations de capacités dues aux vibrations du roulement en évitant la mesure de capacités parasites dues à un effet d'antenne. Cet objectif est atteint grâce à un procédé de surveillance des vibrations mettant en jeu un dispositif de surveillance selon l'invention, 15 caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de mesure des charges induites par couplage capacitif sur une première armature conductrice d'un condensateur à écartement variable positionnée par un moyen de positionnement non-conducteur, une seconde armature conductrice solidarisée ou intégrée à une bague du roulement étant à un potentiel fixé. 20 Selon une variante de l'invention, le procédé de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que la paire d'armatures étant solidarisée à un montage électronique formant un amplificateur de charge (AC), la seconde armature solidarisée ou intégrée à la bague reliée à la masse, la première armature étant positionnée par le moyen de positionnement non- 25 conducteur et reliée à l'entrée inverseuse (i) d'un Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) à haute impédance par un câble blindé dont le blindage est relié à l'entrée non-inverseuse de l'ALI, l'entrée non-inverseuse de l'ALI étant reliée à un générateur fournissant une tension continue ou alternative (Ve), la sortie de l'ALI étant reliée à son entrée inverseuse via un condensateur (Cf) 30 et une résistance montée en parallèle, le procédé comprend au moins une étape de calcul de la variation (Lx) de la distance séparant les deux armatures du condensateur à partir de la variation de la tension (dVs) à la sortie d'un amplificateur de charge (AC) en utilisant la relation : dx= ù Cf AVs Ve. SS Lx représentant la variation de la distance (d) séparant les deux armatures du condensateur, ilV5 représentant la variation de la tension à la sortie de l'amplificateur, Ve représentant la composante continue ou alternative de la tension à l'entrée de l'amplificateur, S, représentant la sensibilité de la capacité et Cf représentant la capacité du condensateur reliant la sortie de l'ALI à l'entrée inverseuse. The present invention aims to provide at least one sensor capable of bearing one or more disadvantages of the prior art while improving the quality of the vibratory signal measured and proposing a low cost solution. This objective is achieved by a device for monitoring a vibration machine generated by a bearing formed by two rings, one outer and the other inner, one fixed relative to the frame of one machine and the other rotating, coaxial between which at least one rolling element is trapped and capable of moving, vibrations generated by other organs of the machine passing through the bearing, each of the machine members having a respective frequency signature, characterized in that the device comprises at least one non-conducting positioning means mounted on at least one element in contact with at least one element of the bearing or mounted on at least one of the elements of the bearing, the positioning means comprising at least one housing for positioning at the at least one conductive element, providing a first armature of at least one capacitor to form a capacitive sensor, at a distance from one part the conductor fixed or integrated into a bearing ring, forming the second armature of the capacitor or capacitive sensor, and the non-conductive positioning means being integral with at least one partitioning means which makes it possible to create, between at least two armatures of the same capacitor, a space forming a dielectric insulating medium and sealing this insulating medium by being in contact with a portion of the bearing ring fixing or integrating the second armature, the armatures of the capacitive sensor being mounted perpendicular to the axis of movement of the monitored vibrations. An advantage of the invention is that these sensors are positioned closest to at least one of the moving parts to obtain a high quality signal with little loss. According to a variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the non-conductive means for positioning at least one armature is tightly mounted on a fixed rolling ring relative to the frame of the machine, at a spacer between the rolling ring and the frame of the machine, the positioning means coming to position at least a first armature opposite at least one second armature integral or integrated with the surface of the fixed bearing ring relative to the frame of the machine. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the non-conducting means for positioning at least one armature is inserted into a cavity of the frame of the machine, the positioning means coming from positioning at least one first armature in front of at least one second frame secured to or integral with the surface of the fixed bearing ring relative to the frame of the machine. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that, a second armature being integrated or secured in a fixed bearing ring with respect to a frame of the machine at the bottom of a cavity of the rolling ring, a non-conductive positioning means of at least one armature forms a capacitive sensor by arranging the first armature opposite the second armature, the positioning means being mounted on a support means fixed to at least one wall of the cavity in the bearing ring, the stiffness and damping characteristics of the support means being known, so that the positioning means of the first frame 5 is movable in the cavity of the bearing ring , an annular form of partitioning means being placed between the two armatures of the device for closing an insulating medium. An advantage of the invention is that the capacitive sensor made by the pair of reinforcements forming a capacitor can be disposed inside the bearing, that is to say at the optimum place where all the vibratory information transits. without these being amortized. Another advantage of the device of the invention is characterized by its small size which allows it to be directly integrated into the machine. Another advantage provided by the invention is the low cost of its implementation. This allows to use it systematically during the design of the machine at the industrial level and thus to follow continuously the vibratory state of the machine and therefore its damage. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that a second armature is integrated or secured in a fixed bearing ring with respect to a frame of the machine at the bottom of a cavity. the rolling ring, a non-conductive positioning means of at least one armature comes to form a capacitive sensor by arranging the first armature opposite the second armature, the positioning means being mounted on a support means 25 fixed to the armature least one wall of the cavity in the race, the stiffness and damping characteristics of the support means being known, so that the positioning means of the first armature is kept in contact with the machine frame at the the hole in the raceway cavity in contact with the machine frame so as to directly receive vibrations from the machine frame. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the Young's modulus of the support means is smaller than that of the positioning means and / or that of the bearing ring. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that a second armature is integrated or secured in a fixed bearing ring with respect to a frame of the machine at the bottom of a first cavity of the rolling ring, a non-conductive positioning means of at least one armature forms a capacitive sensor by arranging the first armature opposite the second armature, an annular partitioning means closing the insulating medium which separates the two armatures. reinforcement, and in that a second cavity narrower than the first cavity is formed in the bottom of the first cavity and formed by a bore oriented along an axis perpendicular to the axis of rotation of the bearing and passing through the center of rotation of the bearing, the end of a needle mounted on the first armature 15 perpendicularly to a plane tangential to the first armature comes to stay in contact with and with the bottom of the second cavity located in the depth of the race and in front of the raceway in contact with at least one rolling element. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device 20 is characterized in that the Young's modulus of the positioning means is smaller than that of the needle mounted on the first armature and / or that of the armature ring. rolling. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that a third armature is integrated or secured to the surface of the frame of the machine located at the orifice of the ring cavity. in contact with the machine frame, the non-conductive positioning means having the first armature in front of the third armature simultaneously between the second and third armatures so that the first and third armatures separated by means of annular partitioning to close an insulating medium, form a second capacitive sensor. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the cavity is oriented along an axis parallel to the axis of rotation of the bearing, the armatures positioned in the cavity being arranged parallel to the plane of the bearing. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the cavity is oriented along a radial axis relative to the axis of rotation of the bearing, the armatures positioned in the cavity being arranged parallel to the axis of rotation of the bearing. An advantage of the invention is that these capacitive sensors make it possible to have access on the one hand to the radial forces and on the other hand to the axial forces of the bearings. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the rolling elements of the bearing 15 are kept spaced and trapped by a cage formed of two half-cages arranged on either side of the elements. rolling members and movable with the elements rolling between the bearing rings, at least one non-conducting means of positioning is mounted on one of the half-cages so as to position at least one first armature opposite a second integrated armature; secured to the surface of a rolling ring over the entire circumference of the bearing ring, a movable partitioning means with the positioning means and the corresponding half-cage forming an insulating medium between the reinforcements so as to form a capacitive sensor . According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that at least one half-cage is mounted with at least one positioning means for positioning at least two first armatures, a first armature being respectively positioned in front of a second armature integrated or secured to the surface of each of the rolling rings, forming a capacitive sensor at each of the rings. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that, each of the half-cages of the bearing participating in the formation of at least one capacitive sensor, at least two capacitive sensors and their half respective treads are arranged symmetrically with respect to the plane of the bearing. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the partitioning means is formed by a metal blade integral with the positioning means and in contact with at least a part of the surface to which the second frame is attached or integrated. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the partitioning means is formed by an integral elastic seal of the positioning means, the elastic seal having a lip in contact with at least a portion of the surface to which the second armature is secured or integrated. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that at least three first conductive reinforcements are positioned by a non-conductive positioning means, radially with respect to at least one second conductive reinforcement 20 secured to one another or integrated in a part of a bearing ring, the axes respectively passing through the positions of each of the pairs of conductive elements forming a capacitive sensor and the center of rotation of the bearing realize between them angles (a) of at most 120. Another advantage of a device according to the invention with several capacitive sensors arranged at 120 relative to the coaxial axis of the bearing rings is that the location of the possible defect is achieved with greater precision. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that at least two conductive armatures 30 facing one another are convex and the other concave in a plane perpendicular to the axis of rotation of the bearing. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the non-conductive positioning means positions at least one first conductive reinforcement axially with respect to a second conductive reinforcement connected to or integral with a bearing ring. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the non-conducting positioning means positions a pair of conductive reinforcements, one radially, the other axially relative to at least one conductive reinforcement 10 secured to or integrated in a bearing ring. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that a single space forming the dielectric insulating medium is common to the pair of capacitors formed by at least two conductive plates positioned by the positioning means. non-conductive on the one hand and at least one conductive reinforcement secured to or integrated with a bearing ring on the other hand. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that at least three first armatures are positioned radially by at least one non-conductive positioning means 20 in front of at least one second solidarized armature or integrated in a ring of the bearing forming a first set of at least three capacitive sensors, and in that on at least one face of the bearing, at least three first plates are positioned by at least one non-conductive positioning means opposite. at least one second armature integral or integral with a ring of the bearing, forming at least a second set of at least three other capacitive sensors, the three capacitive sensors of each of these sets being positioned equidistant from the axis of rotation (ZZ) of the bearing so that, in a plane perpendicular to the axis of rotation (ZZ) of the bearing, the planes passing respectively through the axis The symmetry of each of the capacitive sensors and the center of rotation of the bearing form angles (a) of 120 between them. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the device comprises at least one means for adjusting the distance separating at least two reinforcements participating in the formation of the same capacitive sensor. Another advantage of the device of the invention is that the adjustment of the distance between the plates makes it possible to define the sensitivity and the value of the capacitor when empty. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the pairs of armatures of each of the capacitive sensors are connected to a respective electronic circuit forming a charge amplifier intended to deliver in real time a signal representative of the movements of one armature relative to the other due to vibrations during operation of the mechanical bearing. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device 15 is characterized in that each pair of reinforcements is secured to an electronic assembly forming a charge amplifier (AC), the second armature secured to or integrated into the ring The first armature positioned by the non-conducting positioning means is connected to the inverting input (i) of a high impedance integrated linear amplifier (ALI) by a shielded cable whose shielding is connected to ground. is connected to the non-inverting input of the ALI, the non-inverting input of the ALI being connected to a generator supplying a DC or AC voltage (Ve), the output of the ALI being connected to its inverting input via a capacitor (Cf) and a resistor connected in parallel. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that each pair of armatures is associated with an electronic assembly forming a charge amplifier (AC), the second armature secured to or integrated into the ring The first armature positioned by the non-conductive positioning means is connected to the inverting input (i) of a high-impedance integrated linear amplifier (ALI). a shielded cable whose shield is connected to a capacitor armature (Cs) connected to ground and whose other armature is connected to the inverting input (-) of the ALI, a capacitor (Cf). ) being disposed between the inverting input of the ALI and the output of the ALI and three resistors mounted in T, one of the resistors connected to ground, being positioned in parallel with respect to the capacitor (Cf), 'in In a further variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the output of the Integrated Linear Amplifier (ALI) is connected to the ground. connected to the input of a digital analog converter whose output is used by a microprocessor circuit to calculate the distance variation by the execution of a program implementing the formula: dx = - Cf AVS Ve.SS and to trigger an alarm by comparing the result obtained with a stored threshold, Ax representing the variation of the distance (d) separating the two armatures of the capacitor, LV5 representing the variation of the voltage at the output of the amplifier, Ve representing the DC or AC component of the voltage at the input of the amplifier, S, representing the sensitivity of the capacitance and Cf representing the capacitance of the capacitor connecting the output of the ALI to the inverting input e. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that it comprises a means for detecting the rotation frequency of the bearing in order to take measurements when the bearing rings are in a defined position. one with respect to the other. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the device comprises at least one means for frequency processing of the vibratory signal measured at the level of the capacitor plates enabling the vibratory signal to be obtained. at least one of the different members of the machine in comparison with the respective vibratory signatures of each of the machine members recorded at at least one storage means. According to another variant of the invention, the vibration monitoring device is characterized in that the device comprises at least one means of temporal processing of the vibratory signal of at least one of the organs of the machine making it possible to obtain several parameters statistics of this signal to be compared with statistical parameters of faults recorded at a storage means. Another object of the invention is to propose a method which makes it possible to measure, in real time, precisely and remotely, small variations in capacitances due to the vibrations of the bearing while avoiding the measurement of parasitic capacitances due to an antenna effect. This objective is achieved by means of a vibration monitoring method involving a monitoring device according to the invention, characterized in that it comprises at least one step of measuring the charges induced by capacitive coupling on a first conductive reinforcement. a variable spacing capacitor positioned by a non-conductive positioning means, a second conductive reinforcement secured to or integral with a bearing ring being at a fixed potential. According to a variant of the invention, the vibration monitoring method is characterized in that the pair of armatures being secured to an electronic assembly forming a charge amplifier (AC), the second armature secured to or integrated with the connected ring. to the ground, the first armature being positioned by the non-conductive positioning means and connected to the inverting input (i) of a high impedance Integrated Linear Amplifier (ALI) by a shielded cable whose shield is connected to the non-inverting input of the ALI, the non-inverting input of the ALI being connected to a generator supplying a DC or AC voltage (Ve), the output of the ALI being connected to its inverting input via a capacitor (cf) and a resistor connected in parallel, the method comprises at least one step of calculating the variation (Lx) of the distance separating the two plates of the capacitor from the variation of the capacitor. voltage (dVs) at the output of a charge amplifier (AC) using the relation: dx = ù Cf AVs Ve. SS Lx representing the variation of the distance (d) separating the two armatures of the capacitor, ilV5 representing the variation of the voltage at the output of the amplifier, Ve representing the DC or AC component of the voltage at the input of the capacitor amplifier, S, representing the sensitivity of the capacitance and Cf representing the capacitance of the capacitor connecting the output of the ALI to the inverting input.
Selon une autre variante de l'invention, le procédé de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que la paire d'armatures étant associée à un montage électronique formant un amplificateur de charge (AC), la seconde armature solidarisée ou intégrée à la bague de roulement est reliée à un générateur fournissant une tension continue ou alternative (Ve) et la première armature positionnée par le moyen de positionnement non-conducteur est reliée à l'entrée inverseuse (i) d'un Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) à haute impédance par un câble blindé dont le blindage est relié à une armature d'un condensateur (Cs) reliée à la masse et dont l'autre armature se trouve reliée à l'entrée inverseuse (f) de l'ALI, un condensateur (Cf) étant disposé entre l'entrée inverseuse de l'ALI et la sortie de l'ALI et trois résistances montées en T, l'une des résistances reliée à la masse, étant positionnées en parallèle par rapport au condensateur (Cf), l'entrée noninverseuse (n.,) de l'ALI étant reliée à la masse, le procédé comprend au moins une étape de calcul de la variation (Lx) de la distance séparant les deux armatures du condensateur à partir de la variation de la tension (dVs) à la sortie d'un amplificateur de charge (AC) en utilisant la relation : dx=Cf AVs Ve.SS Ax représentant lavariation de la distance (d) séparant les deux armatures du condensateur, AVs représentant la variation de la tension à la sortie de 14 2918172 l'amplificateur, Ve représentant la composante continue ou alternative de la tension à l'entrée de l'amplificateur, Sc représentant la sensibilité de la capacité et Cf représentant la capacité du condensateur reliant la sortie de l'ALI à l'entrée inverseuse. 5 Selon une autre variante de l'invention, le procédé de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que, la sortie de l'Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) étant reliée à l'entrée d'un convertisseur analogique digital (CAN) dont la sortie est utilisée par un circuit à microprocesseur (MP) pour calculer la variation de distance par l'exécution d'un programme (Prog), le 10 procédé comprend au moins une étape de déclenchement d'une alarme après comparaison de la variation (Ax) de l'écartement entre les deux armatures avec une valeur seuil. Selon une autre variante de l'invention, le procédé de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que, le dispositif comprenant un moyen de 15 mémorisation de la signature vibratoire de chacun des organes de la machine, le procédé présente au moins : - une étape de mesure du signal vibratoire au niveau des armatures du capteur capacitif positionné au niveau du roulement, - une étape de comparaison du signal vibratoire mesuré avec la 20 signature vibratoire mémorisée d'au moins un organe défini de la machine, - une étape de détermination puis d'extraction du signal vibratoire propre à l'organe défini de la machine depuis le signal vibratoire mesuré. Selon une autre variante de l'invention, le procédé de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que, le dispositif comprenant un moyen de 25 mémorisation de valeurs seuils de défaut de plusieurs paramètres statistiques, le procédé présente au moins : - une étape de mesure du signal vibratoire au niveau des armatures du condensateur positionné au niveau du roulement, une étape de calcul de paramètres statistiques du signal vibratoire 30 mesuré, une étape de comparaison des paramètres statistiques calculés avec des valeurs seuils de défauts mémorisées, 15 2918172 - une étape de détermination de l'importance du défaut. Selon une autre variante de l'invention, le procédé de surveillance de vibrations est caractérisé en ce que, le dispositif comprenant au moins un moyen d'affichage, le procédé présente au moins une étape d'affichage de la 5 position et de l'importance d'un défaut. Un avantage de l'invention est que le procédé comprenant au moins une étape de traitement des signaux délivrés par les capteurs capacitifs par l'utilisation d'au moins une technique d'analyse vibratoire, il permet de déterminer l'origine, la nature et/ou l'importance des défauts du roulement et 10 des organes surveillés de la machine. Un autre avantage de l'invention est que le procédé permet une surveillance continue du roulement et des organes de la machine. L'invention, ses caractéristiques et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux figures 15 annexées dans lesquelles : -les figures la et 1 b présentent un dispositif de roulement connu, représenté respectivement selon un axe perpendiculaire à l'axe de rotation (Z-Z) du roulement et selon un plan passant par l'axe de rotation (Z-Z) du roulement, 20 - la figure 2 représente un premier mode de réalisation de l'invention accompagné d'une vue détaillée de la réalisation, - les figures 3a, 3b, 3c et 3d représentent un second mode de réalisation de l'invention selon différentes variantes de réalisation, - les figures 4a, 4b et 4c représentent un troisième mode de 25 réalisation de l'invention selon deux variantes de réalisation, - la figure 5a, 5b et 5c représentent un quatrième mode de réalisation de l'invention selon deux variantes de réalisation, - la figure 6 représente un premier schéma de montage électronique du dispositif de l'invention - la figure 7 représente un second schéma de montage électronique du dispositif de l'invention. 16 2918172 Le roulement mécanique est formé de deux bagues coaxiales, l'une intérieure (2) et l'autre extérieure (1) entre lesquelles sont disposés et maintenus emprisonnés des éléments roulants (3). Ces différentes pièces sont généralement réalisées en acier pour demeurer résistantes à la 5 compression. La face interne de la bague extérieure (1), tout comme la face externe de la bague intérieure (2), présente un chemin de roulement incurvé pour s'adapter à la forme des éléments roulants (3). La combinaison des deux chemins situés sur les bagues respectives assure le maintien des éléments roulants (3) entre les deux bagues (1, 2) tout en garantissant leur 10 déplacement dans un circuit circulaire centré sur l'axe de rotation (Z-Z) du roulement, coaxial aux deux bagues. L'écartement entre les éléments roulants (3) est maintenu constant grâce à une cage (4) qui vient se positionner sur chaque face du roulement, au niveau des ouvertures radiales sur les éléments roulants (3), entre les deux bagues (1, 2) du roulement. 15 Les éléments roulants (3) peuvent être de plusieurs types. Généralement, il s'agit de billes mais dans certains modèles, les billes sont remplacées par des rouleaux cylindriques ou tronconiques. Les roulements sont alors capables de supporter un effort radial supérieur par rapport aux roulements à billes classiques. Pour réduire l'espace radiale, le diamètre des 20 rouleaux peut être diminué par rapport à leur longueur ; les éléments roulants sont alors appelés aiguilles. Les différents éléments roulants (3) sont généralement maintenus à distance entre eux par une cage (4) qui permet leur répartition homogène dans le circuit circulaire formé par les deux bagues (1, 2). 25 Pour supprimer tout jeu éventuel et par la même occasion toute vibration inutile risquant de fausser les mesures, le roulement mécanique est légèrement précontraint. Au niveau du roulement, au moins un élément additionnel non-conducteur : un moyen de positionnement (6) est rajouté. Un premier mode particulier de réalisation de l'invention consiste à 30 monter serré le moyen de positionnement (6) sur au moins une des deux bagues de roulement (1, 2) fixe par rapport au bâti (5) de façon à ce qu'il soit disposé entre le roulement (1, 2) et le bâti (5). Ce moyen de positionnement 17 2918172 (6) peut également, selon une variante de réalisation, venir s'intégrer dans une cavité du bâti (5) en contact avec le roulement. Le moyen de positionnement (6) non-conducteur, réalisé en matériau isolant, solidaire de la bague fixe du roulement, vient former un capteur capacitif en réalisant un 5 condensateur à écartement variable avec au moins une partie de la bague fixe du roulement. Pour cela, le moyen de positionnement non-conducteur (4) comporte au moins un logement de positionnement pour placer une première armature conductrice (5) du condensateur à proximité et en face d'une partie conductrice solidarisée ou intégrée à la bague fixe par rapport au bâti (5) qui 10 forme une seconde armature (6). La distance qui vient séparer les deux armatures conductrices (7, 8) est alors très faible, inférieur ou de l'ordre du dixième de millimètre. L'espace (9) séparant les deux armatures est un milieu isolant dit diélectrique. Pour former cet espace (9), le moyen de positionnement (6) non-conducteur positionne d'une part une première 15 armature (7) à distance de la bague de roulement et est associé d'autre part à au moins un moyen de cloisonnement (10) qui se prolonge de chaque coté de la première armature (7) jusqu'à venir en contact avec la seconde armature solidarisée ou intégrée à la bague fixe du roulement. Le moyen de cloisonnement (10), solidaire du moyen de positionnement (6) nonconducteur, vient ainsi réaliser un espace (9) entre les deux armatures conductrices (7, 8) qui forme un milieu isolant diélectrique. De plus, le moyen de cloisonnement (10) assure l'étanchéité du milieu isolant de l'espace (9) ainsi créé. Les condensateurs à écartement variable ainsi formés par les 25 armatures conductrices (7, 8) séparées par un milieu isolant diélectrique (9) ont des capacités de l'ordre du picofarad avec des variations de l'ordre du femto-farad. Pour permettre des variations d'écartement entre ces deux armatures (7, 8), le moyen de positionnement (6) présente un module de Young inférieur à celui du roulement ou du bâti de façon à pouvoir se 30 déformer lorsqu'il se trouve traversé par des vibrations et ainsi permettre une variation de l'écartement des deux armatures du capteur capacitif formé par le condensateur. 18 2918172 Selon le mode de réalisation choisi, le moyen de cloisonnement (10) peut être formé par une lame métallique solidaire du moyen de positionnement (6), la lame métallique venant en contact avec la partie de la surface de la bague (1 ou 2) du roulement qui est solidarisée ou intègre la 5 seconde armature (8) du condensateur formant le capteur capacitif. Selon un autre mode de réalisation, ce moyen de cloisonnement (10) peut également être formé par un joint élastique solidaire du moyen de positionnement (6), le joint élastique présentant une lèvre qui vient en contact avec la partie de la surface de la bague (1 ou 2) du roulement qui est solidarisée ou intègre la 10 seconde armature (8) du condensateur formant le capteur capacitif. Suivant le type de vibration mesurée, le positionnement de l'armature va différer. Dans le cas de mesures de vibrations radiales, le moyen de positionnement (6) non-conducteur positionne l'armature conductrice (7) à proximité et radialement par rapport à la surface de la bague du roulement à 15 laquelle le moyen de positionnement (6) est fixé. En revanche, dans le cas de mesures de vibrations axiales, le moyen de positionnement (6) non-conducteur place l'armature conductrice (7) à proximité d'une des surfaces axiales de la bague de roulement, orientée vers l'extérieure du roulement. Dans chacun des cas de figure, le moyen de positionnement (6) non- 20 conducteur positionne d'une part une première armature conductrice (5) par rapport à une seconde armature conductrice (6) solidarisée ou intégrée à la bague du roulement à laquelle le moyen de positionnement (6) est fixé, et est d'autre part solidaire d'au moins un moyen de cloisonnement (10) de l'espace (9) qui sépare les deux armatures conductrices (7, 8). 25 Un mode de réalisation particulier fait en sorte que le moyen de positionnement (6) non-conducteur vient positionner deux premières armatures conductrices (7, 8) au même niveau de la bague sur laquelle les vibrations sont mesurées. L'une de ces premières armatures est une armature conductrice disposée radialement, l'autre est une armature 30 conductrice disposée axialement par rapport à au moins une seconde armature conductrice (8) solidarisée ou intégrée à la bague du roulement. Dans une telle situation, les deux premières armatures conductrices, qui sont 19 2918172 mises en place par le moyen de positionnement (6) non-conducteur en regard de surfaces différentes de la bague qui intègrent respectivement au moins une seconde armature (8), peuvent partager un même espace diélectrique (9). Cet espace diélectrique (9) se trouve alors cloisonné par au 5 moins un moyen de cloisonnement (10), solidaire du moyen de positionnement (6) non-conducteur et dirigé vers les surfaces de la bague tournante situées en regard des deux armatures conductrices positionnées par le moyen de positionnement (6) non-conducteur. Les deux condensateurs, respectivement radial et axial, formés sur 10 le roulement jouent le rôle de capteurs capacitifs. Lorsque le roulement génère des vibrations axiales ou radiales ou bien lorsqu'il est traversé par ces vibrations, le déplacement relatif de la seconde armature (8), solidarisée ou intégrée à la bague du roulement, par rapport à chacune des armatures conductrices, positionnées par le moyen de positionnement (6) non- 15 conducteur, fait varier la capacité des condensateurs dans le temps. Un second mode particulier de réalisation de l'invention consiste à intégrer le capteur capacitif dans l'épaisseur d'une des bagues (1, 2), intérieure ou extérieure, du roulement. La bague (1, 2) qui intègre le capteur comprend alors au moins un alésage, un lamage ou un perçage pour venir 20 former au moins une cavité (11) dans la profondeur de la bague (1, 2) du roulement. Dans cette cavité (11), un moyen de positionnement (6) non-conducteur est disposé de façon à positionner une première armature (7) conductrice, perpendiculairement à l'axe de la cavité (11), à proximité et en face d'une seconde armature (8) positionnée dans le fond de la cavité (11) 25 où elle se trouve solidarisée ou intégrée à la bague de roulement (1, 2). Entre les deux armatures, un espace (9) délimitant un milieu isolant est réalisé par un moyen de cloisonnement (10). Selon un mode de réalisation particulier, ce moyen de cloisonnement (10) présente une forme annulaire fixé au moyen de positionnement (6). Selon une variante de réalisation, le 30 moyen de support (6.1) et le moyen de cloisonnement (10) peuvent être confondus, le moyen de cloisonnement (10) venant à la fois clôturer l'espace qui sépare les deux armatures et supporter/positionner le moyen de positionnement de la première armature. L'emplacement du moyen de positionnement (6) dans la cavité (11) est uniquement assuré par un moyen de support (6.1). Ce moyen de support (6.1) se trouve fixé d'une part à au moins une des parois de la cavité et d'autre part au moyen de positionnement (6) qu'il supporte. Le diamètre du moyen de positionnement (6) est défini de façon à pouvoir coulisser dans la cavité (11), de sorte que le moyen de support (6.1), qui présente un module de Young inférieur à celui de la bague du roulement (1, 2) ou à celui du moyen de positionnement (6), permet au moyen de positionnement (6) de former un système oscillant installé dans la cavité (11) de la bague de roulement (1, 2). Le moyen de positionnement (6) étant réalisé de façon à ne pouvoir que coulisser selon l'axe de la cavité (11), les oscillations du système se réalisent alors selon un seul degré de liberté. Les vibrations qui traversent le roulement sont ainsi transmises au moyen de positionnement (6) qui les traduit sous la forme d'oscillations. Ces oscillations du moyen de positionnement (6) entrainent alors une variation de la position de la première armature (7) par rapport à la seconde armature (8) qui demeure fixe avec la cavité (11) et la bague du roulement. Plus le module de Young du moyen de support (6.1) est inférieur à celui des autres éléments et plus la déformation sera privilégiée localement au niveau de la distance qui vient séparer les deux armatures (7, 8), c'est pourquoi le moyen de support (6.1) est préférentiellement formé par un élastomère dont la raideur et l'amortissement sont connus afin de permettre le calcul de l'accélération de l'oscillation et donc des vibrations que subit la masse du moyen de positionnement (6). Selon une variante de réalisation, pour que l'oscillation du moyen de positionnement soit améliorée et/ou contrôlée, ce moyen de positionnement (6) peut se trouvé monté d'une masse en acier qui participe notamment à la protection du moyen de positionnement (6) au niveau de l'orifice de la cavité (11) qui vient en contact avec le bâti (5) au niveau de la surface de la bague du roulement (1, 2). 21 2918172 Selon une variante du second mode de réalisation, le moyen de positionnement (6) est maintenu en contact avec le bâti (5) de la machine, directement ou bien à travers un élément particulier comme par exemple une pastille d'acier. La surface contact est alors réalisée au niveau de l'orifice de 5 la cavité (11) qui vient déboucher à la surface de la bague du roulement (1, 2). Au travers de cette zone de contact, le moyen de positionnement (6) est sensible aux vibrations qui proviennent directement du bâti (5) de la machine et plus uniquement aux vibrations qui proviennent ou transitent par le roulement. 10 Selon une autre variante de réalisation, le moyen de positionnement (6) ne vient pas positionner la première armature (7) en recouvrant la surface de l'armature (7) opposée à la surface qui fait face à la seconde armature (8), mais au contraire laisse la surface nue de façon à ce qu'elle soit positionnée à proximité et en face d'une troisième armature. Cette troisième 15 armature se trouve alors positionnée au niveau de l'orifice de la cavité (11), solidarisée ou intégrée au bâti (5) de la machine ou à un élément en contact avec l'orifice de la cavité (11) au niveau de la surface de la bague de roulement. Un second moyen de cloisonnement (10), préférentiellement annulaire, vient alors fermer l'espace qui sépare les première (7) et troisième 20 armatures pour isoler un milieu diélectrique. Dans cette variante de réalisation, l'oscillation du moyen de positionnement (6) entraine un écartement des première (7) et seconde (8) armatures et dans le même temps un rapprochement des première (7) et troisième armatures. Le moyen de support (6.1) présente, là encore, un module de Young très inférieure à 25 celui des différents éléments du capteur et du roulement et notamment à celui de la bague (1, 2) du roulement, de façon à permettre une variation localisée des distance qui séparent les différentes armatures. Ainsi, à partir de trois armatures deux condensateurs et donc deux capteurs sensitifs sont construits permettant d'obtenir deux signaux pour les mesures de mêmes 30 oscillations à un point défini du roulement. Comme dans le premier mode de réalisation, l'orientation des armatures vient définir le type de vibration qui sera détectée. Pour la 22 2918172 détection de vibrations radiales, les armatures (7, 8) sont disposées perpendiculairement aux rayons du roulement, l'axe de la cavité (11) se trouvant alors préférentiellement selon un diamètre du roulement. Dans le cas de détections de vibrations axiales, les armatures (7, 8) doivent être 5 disposées dans le plan du roulement. L'axe de la cavité (11) est alors préférentiellement orienté parallèlement à l'axe de rotation du roulement. Une disposition régulière de ces capteurs capacitifs sur un même coté du roulement permet de faciliter la localisation d'un éventuel défaut à l'origine de vibrations dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du 10 roulement. La disposition de ces capteurs permet alors une mesure plus fine du signal vibratoire, et ainsi facilite la rectification par rééquilibrage d'un éventuel défaut de type balourd. De même, une disposition régulière et symétrique de ces capteurs capacitifs sur chacun des cotés du roulement facilite la localisation de la source des vibrations dans un plan contenant 15 l'axe de rotation du roulement. Ces différents capteurs permettent ainsi la mesure d'une part des signaux vibratoires provenant directement du roulement et d'autre part des signaux vibratoires provenant des différents organes de la machine via le bâti (5) et qui, en se propageant, traversent le roulement. Le signal vibratoire de chacun des organes de la machine 20 présente alors une signature fréquentielle propre. Une disposition optimale des différents capteurs capacitifs consiste à positionner les capteurs à égale distance de l'axe de rotation du roulement de façon à ce que les plans passant respectivement par chacun des capteurs et par le centre de rotation du roulement présentent entre eux des angles (a) 25 de 120 . Ainsi la présence d'au moins trois capteurs capacitifs disposés radialement sur le roulement et d'au moins trois capteurs disposés axialement sur chacune des faces du roulement permet d'effectuer une surveillance optimale des vibrations qui traverse l'ensemble des éléments du roulement tout en facilitant la localisation de l'origine de la vibration. 30 Par ailleurs, les armatures (7, 8) disposées axialement sont préférentiellement planes, tandis que celles qui se trouvent disposées radialement, sont pour l'une concave et pour l'autre convexe de façon à être 23 2918172 adaptées à la courbure du roulement. De plus, les différentes armatures peuvent être de forrne diverses, circulaires, carrées, ovales, etc. Un troisième mode particulier de réalisation de l'invention permet de réaliser un capteur capacitif capable de mesurer les vibrations dues aux 5 contraintes de compression des éléments roulants (3) sur le chemin de roulement. Selon la théorie de Hertz, la répartition des contraintes dues à la compression se traduit par une diminution de la déformation avec la distance du point de contact de l'élément roulant (3) sur le chemin de roulement. La mesure de cette déformation se doit donc d'être réalisée, dans la profondeur, 10 au plus près du point de contact de l'élément roulant sur le chemin de roulement. Ici aussi, le capteur capacitif est intégré dans l'épaisseur d'une des bagues (1, 2) du roulement. La bague (1, 2) qui comprend le capteur présente alors une première cavité (11) disposé radialement par rapport à 15 l'axe de rotation (Z-Z) du roulement. Une première armature (7) est alors positionnée par un moyen de positionnement (6) à proximité et en face d'une seconde armature (8) solidarisée ou intégrée dans le fond de la cavité, un moyen de cloisonnement (10) assurant l'étanchéité d'un espace isolant diélectrique entre les deux armatures (7, 8). La surface de la première 20 armature (7) qui fait face à la seconde armature (8) est montée d'une aiguille (13) perpendiculairement au plan de l'armature (7) et disposée selon un axe sensiblement identique à l'axe de la première cavité (11). Cette aiguille (13) est orientée dans la profondeur de la bague de roulement en direction du chemin de roulement. L'aiguille se trouve introduite dans une seconde cavité 25 (12) située dans le fond de la première (11). Cette seconde cavité (12) se trouve ainsi disposée selon le même axe que la première cavité, c'est à dire radialement par rapport à l'axe de rotation (Z-Z) du roulement. L'extrémité libre de l'aiguille (13) est alors maintenue en contact avec le fond de la seconde cavité (12), l'autre extrémité se trouvant fixé à la première armature. 30 Selon une variante de réalisation, le moyen de positionnement (6), seul ou avec un autre moyen rigide, remplit l'ensemble de la première cavité (11) et notamment recouvre l'ensemble de la surface de la première 24 2918172 armature (7) qui se trouve sur la face opposée à celle en contact avec l'aiguille (13). Le module de Young du moyen de positionnement (6) est alors très inférieur à celui des différents éléments du capteur et du roulement et notamment très inférieur à celui de l'aiguille (13) et à celui de la bague (1, 2) 5 du roulement. Ainsi, lorsqu'un élément roulant (3) vient exercer une contrainte sur le chemin de roulement, cette contrainte se dissipe dans la profondeur de la bague (1, 2) du roulement tandis qu'elle exerce un déplacement de l'aiguille (13) selon son axe proportionnel à l'importance de la contrainte au niveau du point de contact entre l'aiguille (13) et le fond de la 10 seconde cavité (12) dans la bague (1, 2) de roulement. Le déplacement de l'aiguille (13) entraine alors un déplacement de la première armature (7) avec un écrasement du moyen de positionnement (6) contre l'orifice obstrué de la première cavité (11). Ce déplacement de la première armature (7) se traduit alors au niveau du capteur par un écartement des deux armatures (7, 8). 15 Selon une autre variante de réalisation, le moyen de positionnement (6) ne positionne pas la première armature (7) en venant recouvrir la surface de l'armature (7) qui ne fait pas face à la seconde armature, mais au contraire laisse la surface libre de façon à la positionnée à proximité et face à une troisième armature (8.1). Cette troisième armature (8.1) se trouve alors 20 positionnée au niveau de l'orifice de la première cavité (11), solidarisée ou intégrée au bâti (5) de la machine ou à un élément en contact avec l'orifice de la première cavité (11) au niveau de la surface de la bague de roulement. Un second moyen de cloisonnement (10.1), préférentiellement annulaire, vient alors fermer l'espace (9.1) qui sépare la première (7) et la troisième 25 armature (8.1) pour isoler un milieu diélectrique. Dans cette variante de réalisation, le déplacement de l'aiguille (13) entraine, ici encore, un écartement des première (7) et seconde (8) armatures et dans le même temps un rapprochement des première (7) et troisième (8.1) armatures. Le moyen de positionnement (6), qui, ici aussi, présente un module de Young 30 inférieure à celui des différents éléments du capteur et du roulement et notamment très inférieur à celui de l'aiguille (13) et à celui de la bague (1, 2) du roulement, est pressé contre l'orifice de la première cavité (11). Ainsi, à 25 2918172 partir de trois armatures (7, 8, 8.1) deux condensateurs et donc deux capteurs sensitifs sont construits permettant d'obtenir deux signaux pour une même vibration. Un quatrième mode particulier de réalisation de l'invention consiste à 5 intégrer au moins un capteur capacitif à la cage (4) des éléments roulants (3). Une telle réalisation permet d'obtenir une meilleure surveillance des vibrations du roulement auxquelles peuvent être sujets les éléments roulants (3). Ainsi, un moyen de positionnement (6) non-conducteur est solidarisé à la cage (4) du roulement de façon à venir positionner une première armature 10 (7) à proximité et en face d'une seconde armature (8) solidarisée ou intégrée à la surface d'une des bagues (1, 2) du roulement. Ce moyen de positionnement (3) se trouve alors disposé sur une des faces latérales de la cage (4) formant une demi-cage, au niveau de l'espace qui sépare les deux bagues (1, 2) du roulement. La seconde armature (8) se trouve alors 15 disposée soit sur une surface latérale d'une bague (1, 2) du roulement, soit sur la surface d'une des bagues du roulement qui comprend un chemin de roulement, de façon à longer le chemin de roulement. La seconde armature (8) se trouve alors disposée sur toute la circonférence ou sur tout le tour de la bague (1, 2) de roulement de sorte que la première armature (7) fixée à la 20 cage (4) en déplacement demeure en permanence à proximité de cette seconde armature (8). Entre les première et seconde armatures, un moyen de cloisonnement (10) se trouve disposé, solidaire du moyen de positionnement (6), de façon à assurer l'étanchéité de l'espace (9) qui vient former un milieu isolant diélectrique entre les deux armatures (7, 8) afin de 25 permettre la réalisation d'un condensateur et donc d'un capteur capacitif. Ce moyen de cloisonnement (10) peut, ici aussi, être réalisé par une lame métallique venant au contact avec la partie de la surface de la bague qui intègre la seconde armature (8) ou par un joint élastique qui présente une lèvre venant en contact avec la surface de la bague (1 ou 2) du roulement 30 sur laquelle la seconde armature (8) se trouve intégrée. Comme expliqué plus haut, la disposition des armatures (7, 8) définit le type de vibrations mesurées par le capteur capacitif qu'elles viennent 26 2918172 former. Ainsi, lorsque les armatures conductrices (7, 8) sont disposées, parallèlement entre elles, radialement par rapport à l'axe de rotation du roulement, le capteur capacitif permet principalement la surveillance et la mesure des vibrations radiales qui traverse le roulement. En revanche, 5 lorsque les armatures conductrices (7, 8) du capteur se trouvent disposées dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement, le capteur capacitif ne permet que la mesure des vibrations axiales du roulement. Selon une variante de réalisation, le moyen de positionnement (6) permet le positionnement d'au moins deux premières armatures, l'une 10 radialement (7.1) et l'autre axialement (7.2) par rapport à l'axe derotation du roulement. Ces deux premières armatures (7.1, 7.2), disposées perpendiculairement l'une par rapport à l'autre, viennent alors se positionner à proximité d'au moins une seconde armature (8) solidarisée ou intégrée à la surface de la bague (1, 2) du roulement, cette seconde armature pouvant 15 être commune aux deux premières armatures ou bien encore respective à chacune d'elle. Pour chacun des cas, un même espace (9) isolant diélectrique peut être formé de façon étanche en faisant intervenir un même moyen de cloisonnement (10), l'espace étanche (9) venant séparer soit les premières et secondes armatures respectives de capteurs capacitifs, soit les 20 deux premières armatures (7.1, 7.2) avec la seconde armature (8) montée sur la surface de la bague (1, 2) de roulement. Le moyen de positionnement (6), solidaire de la cage (4) du roulement, peut ainsi participer à la formation de deux capteurs capacitifs au niveau d'une même bague (1, 2). Selon une variante de réalisation, cette disposition est doublée de façon à positionner 25 des capteurs capacitifs au niveau de chacune des bagues (1, 2) du roulement de façon à surveiller les vibrations de l'élément roulant (3) prisonnier dans la cage mobile (4) par rapport aux deux bagues du roulement (1, 2), les moyens de positionnement étant montés sur la cage (4) du roulement. Selon une autre variante de réalisation, la disposition est doublée 30 selon le plan de symétrie du roulement, de façon à assurer une meilleure surveillance des vibrations de l'élément roulant (3) par rapport à au moins une des bagues. 27 2918172 Sur la cage (4) du roulement, le moyen de positionnement (6) est solidarisé à la cage de façon à surveiller au mieux les vibrations d'au moins un élément roulant (3) par rapport à au moins une des bagues (1, 2) du roulement. Le moyen de positionnement (6) peut ainsi être disposé sur la According to another variant of the invention, the vibration monitoring method is characterized in that the pair of armatures being associated with an electronic assembly forming a charge amplifier (AC), the second armature secured to or integrated in the ring of bearing is connected to a generator providing a DC or AC voltage (Ve) and the first armature positioned by the non-conductive positioning means is connected to the inverting input (i) of a high impedance Integrated Linear Amplifier (ALI) by a shielded cable whose shielding is connected to a frame of a capacitor (Cs) connected to the ground and the other armature of which is connected to the inverting input (f) of the ALI, a capacitor (Cf) being disposed between the inverting input of the ALI and the output of the ALI and three resistors mounted in T, one of the resistors connected to ground, being positioned in parallel with respect to the capacitor (Cf), non-inverting input (n. ,) of the ALI being connected to ground, the method comprises at least a step of calculating the variation (Lx) of the distance separating the two plates of the capacitor from the variation of the voltage (dVs) to the output of a charge amplifier (AC) using the relation: dx = Cf AVs Ve. SS Ax representing the distortion difference (d) separating the two plates of the capacitor, AVs representing the variation of the voltage at the output of the amplifier, Ve representing the DC or AC component of the voltage at the input of the capacitor amplifier, Sc representing the sensitivity of the capacitance and Cf representing the capacity of the capacitor connecting the output of the ALI to the inverting input. According to another variant of the invention, the vibration monitoring method is characterized in that the output of the Integrated Linear Amplifier (ALI) is connected to the input of a digital analog converter (ADC) whose output is used by a microprocessor circuit (MP) to calculate the distance variation by the execution of a program (Prog), the method comprises at least one step of triggering an alarm after comparison of the variation (Ax ) of the spacing between the two armatures with a threshold value. According to another variant of the invention, the vibration monitoring method is characterized in that, the device comprising means for memorizing the vibratory signature of each of the members of the machine, the method has at least: a step for measuring the vibratory signal at the level of the armatures of the capacitive sensor positioned at the level of the rolling bearing; a step of comparing the measured vibratory signal with the stored vibratory signature of at least one defined member of the machine; extraction of the vibratory signal specific to the defined body of the machine from the vibratory signal measured. According to another variant of the invention, the vibration monitoring method is characterized in that, the device comprising means for storing fault threshold values of several statistical parameters, the method has at least: a measurement step the vibratory signal at the level of the capacitors of the capacitor positioned at the level of the rolling bearing, a step of calculating statistical parameters of the vibratory signal measured, a step of comparing the calculated statistical parameters with stored fault threshold values, a step of determination of the importance of the defect. According to another variant of the invention, the vibration monitoring method is characterized in that, the device comprising at least one display means, the method has at least one step of displaying the position and the importance of a defect. An advantage of the invention is that the method comprising at least one step of processing the signals delivered by the capacitive sensors by the use of at least one vibratory analysis technique, it makes it possible to determine the origin, the nature and / or the importance of the bearing defects and the monitored parts of the machine. Another advantage of the invention is that the method allows continuous monitoring of the bearing and the organs of the machine. The invention, its characteristics and its advantages will appear more clearly on reading the description given with reference to the appended figures in which: FIGS. 1a and 1b show a known rolling device, represented respectively along an axis perpendicular to the the axis of rotation (ZZ) of the bearing and in a plane passing through the axis of rotation (ZZ) of the bearing, FIG. 2 represents a first embodiment of the invention accompanied by a detailed view of the embodiment 3a, 3b, 3c and 3d represent a second embodiment of the invention according to different variant embodiments, FIGS. 4a, 4b and 4c represent a third embodiment of the invention according to two variants of FIG. embodiment, - Figure 5a, 5b and 5c show a fourth embodiment of the invention according to two alternative embodiments, - Figure 6 shows a first circuit diagram electr of the device of the invention - Figure 7 shows a second electronic circuit diagram of the device of the invention. 16 2918172 The mechanical bearing is formed of two coaxial rings, one inner (2) and the other outer (1) between which are arranged and held trapped rolling elements (3). These different parts are generally made of steel to remain resistant to compression. The inner face of the outer ring (1), as the outer face of the inner ring (2), has a curved raceway to adapt to the shape of the rolling elements (3). The combination of the two paths located on the respective rings ensures the maintenance of the rolling elements (3) between the two rings (1, 2) while guaranteeing their displacement in a circular circuit centered on the rotation axis (ZZ) of the bearing , coaxial to both rings. The spacing between the rolling elements (3) is kept constant by means of a cage (4) which is positioned on each face of the bearing, at the level of the radial openings on the rolling elements (3), between the two rings (1, 2) of the bearing. The rolling elements (3) can be of several types. Generally, these are balls but in some models, the balls are replaced by cylindrical or frustoconical rollers. The bearings are then able to withstand a higher radial force compared to conventional ball bearings. To reduce the radial gap, the diameter of the rollers can be decreased in relation to their length; the rolling elements are then called needles. The various rolling elements (3) are generally kept at a distance from each other by a cage (4) which allows their homogeneous distribution in the circular circuit formed by the two rings (1, 2). In order to eliminate any possible play and at the same time any useless vibration which may distort the measurements, the mechanical rolling is slightly prestressed. At the level of the bearing, at least one additional non-conductive element: a positioning means (6) is added. A first particular embodiment of the invention consists in tightly mounting the positioning means (6) on at least one of the two bearing rings (1, 2) fixed with respect to the frame (5) so that it is arranged between the bearing (1, 2) and the frame (5). This positioning means 2918172 (6) can also, according to an alternative embodiment, come to integrate into a cavity of the frame (5) in contact with the bearing. The non-conductive positioning means (6), made of insulating material, integral with the fixed ring of the bearing, forms a capacitive sensor by producing a variable spacing capacitor with at least a portion of the fixed ring of the bearing. For this, the non-conductive positioning means (4) comprises at least one positioning housing for placing a first conductive armature (5) of the capacitor in the vicinity and in front of a conductive portion integral with or integral with the fixed ring relative to to the frame (5) which forms a second frame (6). The distance that separates the two conductive armatures (7, 8) is then very small, less than or of the order of a tenth of a millimeter. The space (9) separating the two armatures is an insulating medium called dielectric. To form this space (9), the non-conductive positioning means (6) positions firstly a first armature (7) at a distance from the rolling ring and is associated, on the other hand, with at least one means of partitioning (10) which extends on each side of the first frame (7) to come into contact with the second frame secured or integrated with the fixed ring of the bearing. The partitioning means (10), integral with the nonconductive positioning means (6), thus provides a space (9) between the two conductive reinforcements (7, 8) which forms a dielectric insulating medium. In addition, the partitioning means (10) seals the insulating medium of the space (9) thus created. The variable gauge capacitors thus formed by the conductive armatures (7, 8) separated by a dielectric insulating medium (9) have picofarad capabilities with variations of the femto-farad order. To allow spacing variations between these two plates (7, 8), the positioning means (6) has a Young's modulus less than that of the bearing or frame so as to be deformable when it is crossed. by vibrations and thus allow a variation of the spacing of the two plates of the capacitive sensor formed by the capacitor. According to the embodiment chosen, the partitioning means (10) may be formed by a metal blade integral with the positioning means (6), the metal blade coming into contact with the part of the surface of the ring (1 or 2) of the bearing which is integral or integrates the second armature (8) of the capacitor forming the capacitive sensor. According to another embodiment, this partitioning means (10) may also be formed by an integral elastic seal of the positioning means (6), the elastic seal having a lip which comes into contact with the part of the surface of the ring. (1 or 2) of the bearing which is secured or integrates the second armature (8) of the capacitor forming the capacitive sensor. Depending on the type of vibration measured, the positioning of the armature will differ. In the case of radial vibration measurements, the non-conductive positioning means (6) positions the conductive reinforcement (7) in proximity and radially to the surface of the bearing ring to which the positioning means (6) ) is fixed. On the other hand, in the case of axial vibration measurements, the non-conducting positioning means (6) places the conductive reinforcement (7) close to one of the axial surfaces of the rolling ring, oriented towards the outside of the rolling. In each of the cases, the non-conductive positioning means (6) positions firstly a first conductive reinforcement (5) with respect to a second conductive reinforcement (6) secured to or integral with the bearing ring to which the positioning means (6) is fixed, and is further secured to at least one partitioning means (10) of the space (9) separating the two conductive reinforcements (7, 8). In a particular embodiment, the non-conductive positioning means (6) positions two first conductive reinforcements (7, 8) at the same level of the ring on which the vibrations are measured. One of these first plates is a radially arranged conductive reinforcement, the other is a conductive reinforcement disposed axially with respect to at least one second conductive reinforcement (8) secured to or integral with the bearing ring. In such a situation, the first two conducting plates, which are positioned by the non-conductive positioning means (6) facing different surfaces of the ring which respectively integrate at least one second frame (8), can share the same dielectric space (9). This dielectric space (9) is then partitioned by at least one partitioning means (10) integral with the non-conductive positioning means (6) and directed towards the surfaces of the rotating ring located opposite the two positioned conductive plates. by the non-conductive positioning means (6). The two capacitors, radial and axial respectively, formed on the bearing act as capacitive sensors. When the bearing generates axial or radial vibrations or when it is traversed by these vibrations, the relative displacement of the second armature (8), integral or integrated with the bearing ring, relative to each of the conductive plates, positioned by the non-conductive positioning means (6) varies the capacity of the capacitors over time. A second particular embodiment of the invention consists in integrating the capacitive sensor into the thickness of one of the rings (1, 2), inside or outside, of the bearing. The ring (1, 2) which integrates the sensor then comprises at least one bore, a countersink or a bore to form at least one cavity (11) in the depth of the ring (1, 2) of the bearing. In this cavity (11), a non-conductive positioning means (6) is arranged to position a first conductive reinforcement (7), perpendicular to the axis of the cavity (11), near and opposite the a second armature (8) positioned in the bottom of the cavity (11) 25 where it is secured to or integrated with the race (1, 2). Between the two frames, a space (9) defining an insulating medium is formed by a partitioning means (10). According to a particular embodiment, this partitioning means (10) has an annular shape fixed to the positioning means (6). According to an alternative embodiment, the support means (6. 1) and the partitioning means (10) can be combined, the partitioning means (10) both closing the space between the two frames and supporting / positioning the positioning means of the first frame. The location of the positioning means (6) in the cavity (11) is only ensured by a support means (6. 1). This support means (6. 1) is fixed on the one hand to at least one of the walls of the cavity and on the other hand to the positioning means (6) that it supports. The diameter of the positioning means (6) is slidably defined in the cavity (11) so that the support means (6. 1), which has a Young's modulus lower than that of the bearing ring (1, 2) or that of the positioning means (6), allows the positioning means (6) to form an oscillating system installed in the cavity (11) of the bearing ring (1, 2). The positioning means (6) being made so as to be able to slide along the axis of the cavity (11), the oscillations of the system are then realized in a single degree of freedom. The vibrations passing through the bearing are thus transmitted to the positioning means (6) which translates them in the form of oscillations. These oscillations of the positioning means (6) then cause a variation of the position of the first armature (7) relative to the second armature (8) which remains fixed with the cavity (11) and the bearing ring. More the Young's modulus of the support means (6. 1) is less than that of the other elements and the more the deformation will be preferred locally at the distance separating the two armatures (7, 8), that is why the support means (6. 1) is preferably formed by an elastomer whose stiffness and damping are known in order to allow the calculation of the acceleration of the oscillation and therefore the vibrations experienced by the mass of the positioning means (6). According to an alternative embodiment, for the oscillation of the positioning means to be improved and / or controlled, this positioning means (6) can be mounted with a steel mass which notably participates in the protection of the positioning means ( 6) at the orifice of the cavity (11) which comes into contact with the frame (5) at the surface of the bearing ring (1, 2). According to a variant of the second embodiment, the positioning means (6) is kept in contact with the frame (5) of the machine, directly or through a particular element such as for example a steel pellet. The contact surface is then made at the orifice of the cavity (11) which comes to the surface of the bearing ring (1, 2). Through this contact zone, the positioning means (6) is sensitive to vibrations that come directly from the frame (5) of the machine and not only vibrations that come or transit through the bearing. According to another variant embodiment, the positioning means (6) does not position the first armature (7) covering the surface of the armature (7) opposite to the surface facing the second armature (8). , but on the contrary leaves the bare surface so that it is positioned near and in front of a third frame. This third armature is then positioned at the orifice of the cavity (11), secured to or integrated into the frame (5) of the machine or to an element in contact with the orifice of the cavity (11) at the level of the the surface of the bearing ring. A second partitioning means (10), preferably annular, then closes the space between the first (7) and third 20 reinforcements to isolate a dielectric medium. In this variant embodiment, the oscillation of the positioning means (6) causes a spacing of the first (7) and second (8) reinforcements and at the same time a rapprochement of the first (7) and third armatures. The support means (6. 1) again has a Young's modulus much lower than that of the different elements of the sensor and of the bearing and in particular to that of the ring (1, 2) of the bearing, so as to allow a localized variation of the distances which separate the different frames. Thus, from three armatures two capacitors and thus two sensing sensors are constructed to obtain two signals for measurements of the same oscillations at a defined point of the bearing. As in the first embodiment, the orientation of the reinforcements defines the type of vibration that will be detected. For the detection of radial vibrations, the armatures (7, 8) are arranged perpendicular to the spokes of the bearing, the axis of the cavity (11) then being preferably in a diameter of the bearing. In the case of axial vibration detections, the reinforcements (7, 8) must be arranged in the plane of the bearing. The axis of the cavity (11) is then preferably oriented parallel to the axis of rotation of the bearing. A regular arrangement of these capacitive sensors on the same side of the bearing makes it easier to locate a possible defect causing vibrations in a plane perpendicular to the axis of rotation of the bearing. The arrangement of these sensors then allows a finer measurement of the vibratory signal, and thus facilitates the correction by rebalancing of any unbalance type defect. Likewise, a regular and symmetrical arrangement of these capacitive sensors on each of the sides of the bearing makes it easier to locate the source of the vibrations in a plane containing the axis of rotation of the bearing. These different sensors thus make it possible to measure, on the one hand, vibratory signals coming directly from the bearing and on the other hand vibratory signals coming from the various members of the machine via the frame (5) and which propagate through the bearing. The vibratory signal of each of the organs of the machine 20 then has its own frequency signature. An optimal arrangement of the various capacitive sensors consists in positioning the sensors equidistant from the axis of rotation of the bearing so that the planes passing respectively through each of the sensors and by the center of rotation of the bearing have angles between them ( a) 25 of 120. Thus, the presence of at least three capacitive sensors arranged radially on the bearing and at least three sensors arranged axially on each of the faces of the bearing makes it possible to carry out optimum monitoring of the vibrations which passes through all the elements of the bearing while facilitating the location of the origin of the vibration. Furthermore, the armatures (7, 8) arranged axially are preferably flat, while those which are arranged radially, are concave for one and the other convex so as to be adapted to the curvature of the bearing. . In addition, the various frames can be of various shapes, circular, square, oval, etc. A third particular embodiment of the invention makes it possible to produce a capacitive sensor capable of measuring the vibrations due to the compression stresses of the rolling elements (3) on the raceway. According to Hertz's theory, the distribution of the stresses due to the compression results in a decrease of the deformation with the distance of the point of contact of the rolling element (3) on the raceway. The measurement of this deformation must therefore be carried out, in depth, as close as possible to the point of contact of the rolling element on the raceway. Here too, the capacitive sensor is integrated in the thickness of one of the rings (1, 2) of the bearing. The ring (1, 2) which comprises the sensor then has a first cavity (11) arranged radially with respect to the axis of rotation (Z-Z) of the bearing. A first armature (7) is then positioned by a positioning means (6) near and in front of a second armature (8) secured to or integrated into the bottom of the cavity, a partitioning means (10) ensuring the sealing a dielectric insulating space between the two frames (7, 8). The surface of the first armature (7) which faces the second armature (8) is mounted with a needle (13) perpendicular to the plane of the armature (7) and arranged along an axis substantially identical to the axis of the first cavity (11). This needle (13) is oriented in the depth of the race in the direction of the raceway. The needle is introduced into a second cavity (12) located in the bottom of the first (11). This second cavity (12) is thus disposed along the same axis as the first cavity, that is to say radially with respect to the axis of rotation (Z-Z) of the bearing. The free end of the needle (13) is then kept in contact with the bottom of the second cavity (12), the other end being fixed to the first armature. According to an alternative embodiment, the positioning means (6), alone or with another rigid means, fills the entire first cavity (11) and in particular covers the entire surface of the first frame ( 7) which is on the opposite side to that in contact with the needle (13). The Young's modulus of the positioning means (6) is then much smaller than that of the various elements of the sensor and of the bearing and in particular much smaller than that of the needle (13) and that of the ring (1, 2). of the bearing. Thus, when a rolling element (3) comes to exert a stress on the raceway, this stress dissipates in the depth of the ring (1, 2) of the bearing while it exerts a displacement of the needle (13). ) along its axis proportional to the amount of stress at the point of contact between the needle (13) and the bottom of the second cavity (12) in the rolling ring (1, 2). The displacement of the needle (13) then causes a displacement of the first armature (7) with a crushing of the positioning means (6) against the obstructed orifice of the first cavity (11). This displacement of the first armature (7) is then reflected at the sensor by a spacing of the two armatures (7, 8). According to another variant embodiment, the positioning means (6) does not position the first armature (7) coming to cover the surface of the armature (7) which does not face the second armature, but on the contrary leaves the free surface so as to be positioned near and facing a third armature (8. 1). This third frame (8. 1) is then positioned at the orifice of the first cavity (11), secured to or integrated into the frame (5) of the machine or to an element in contact with the orifice of the first cavity (11) at level of the surface of the bearing ring. A second partitioning means (10. 1), preferably annular, then comes to close the space (9. 1) which separates the first (7) and the third armature (8. 1) to isolate a dielectric medium. In this embodiment, the displacement of the needle (13) causes, here again, a spacing of the first (7) and second (8) armatures and at the same time a rapprochement of the first (7) and third (8. 1) frames. The positioning means (6), which, here also, has a Young's modulus 30 less than that of the various elements of the sensor and of the bearing and in particular much smaller than that of the needle (13) and that of the ring ( 1, 2) of the bearing, is pressed against the orifice of the first cavity (11). Thus, from 291818172 from three frames (7, 8, 8. 1) two capacitors and therefore two sensing sensors are built to obtain two signals for the same vibration. A fourth particular embodiment of the invention consists in integrating at least one capacitive sensor in the cage (4) of the rolling elements (3). Such an embodiment makes it possible to obtain a better monitoring of the vibrations of the bearing to which the rolling elements (3) may be subject. Thus, a non-conductive positioning means (6) is secured to the roll cage (4) so as to position a first armature (7) close to and facing a second (8) solidarized or integrated armature on the surface of one of the rings (1, 2) of the bearing. This positioning means (3) is then disposed on one of the lateral faces of the cage (4) forming a half-cage, at the space between the two rings (1, 2) of the bearing. The second armature (8) is then disposed either on a lateral surface of a ring (1, 2) of the bearing, or on the surface of one of the rings of the bearing which comprises a raceway, so as to the raceway. The second armature (8) is then disposed over the entire circumference or the entire circumference of the rolling ring (1, 2) so that the first armature (7) fixed to the moving cage (4) remains in position. permanence near this second frame (8). Between the first and second armatures, a partitioning means (10) is arranged, integral with the positioning means (6), so as to seal the space (9) which forms a dielectric insulating medium between the two frames (7, 8) to allow the realization of a capacitor and therefore a capacitive sensor. This partitioning means (10) can, here also, be made by a metal blade coming into contact with the part of the surface of the ring which incorporates the second armature (8) or by an elastic seal which has a lip coming into contact with the surface of the ring (1 or 2) of the bearing 30 on which the second armature (8) is integrated. As explained above, the arrangement of the armatures (7, 8) defines the type of vibrations measured by the capacitive sensor they come to form. Thus, when the conductive reinforcements (7, 8) are arranged, parallel to each other, radially relative to the axis of rotation of the bearing, the capacitive sensor mainly allows the monitoring and measurement of the radial vibrations passing through the bearing. On the other hand, when the conductive plates (7, 8) of the sensor are disposed in a plane perpendicular to the axis of rotation of the bearing, the capacitive sensor only allows the measurement of the axial vibrations of the bearing. According to an alternative embodiment, the positioning means (6) allows the positioning of at least two first armatures, one radially (7. 1) and the other axially (7. 2) relative to the axis of rotation of the bearing. These first two frames (7. 1, 7. 2), arranged perpendicularly with respect to each other, then come to be positioned close to at least one second reinforcement (8) secured to or integral with the surface of the ring (1, 2) of the bearing, this second frame may 15 be common to the first two frames or even respective to each of them. For each of the cases, the same dielectric insulating space (9) can be formed in a sealed manner by using the same partitioning means (10), the sealed space (9) separating the first and second respective armatures of capacitive sensors. the first two frames (7. 1, 7. 2) with the second armature (8) mounted on the surface of the rolling ring (1, 2). The positioning means (6), integral with the cage (4) of the bearing, can thus participate in the formation of two capacitive sensors at the same ring (1, 2). According to an alternative embodiment, this arrangement is doubled so as to position capacitive sensors at each of the rings (1, 2) of the bearing so as to monitor the vibrations of the rolling element (3) trapped in the mobile cage (4) relative to the two rings of the bearing (1, 2), the positioning means being mounted on the cage (4) of the bearing. According to another variant embodiment, the arrangement is doubled along the plane of symmetry of the bearing, so as to ensure better monitoring of the vibrations of the rolling element (3) with respect to at least one of the rings. On the cage (4) of the bearing, the positioning means (6) is secured to the cage so as to better monitor the vibrations of at least one rolling element (3) with respect to at least one of the rings ( 1, 2) of the bearing. The positioning means (6) can thus be arranged on the
5 cage (4) au niveau d'un élément roulant (3) ou bien encore au niveau d'un point d'espacement situé entre deux éléments roulants (3). Le positionnement du moyen de positionnement (6) entre et en contact avec les deux bagues (1, 2) du roulement permet également de surveiller l'écrasement des éléments roulants (3) par ces deux bagues (1, 2). 5 cage (4) at a rolling member (3) or even at a spacing point between two rolling elements (3). The positioning of the positioning means (6) between and in contact with the two rings (1, 2) of the bearing also makes it possible to monitor the crushing of the rolling elements (3) by these two rings (1, 2).
10 Afin de réaliser une surveillance optimale des vibrations qui traversent la cage (4) et éventuellement au moins certains éléments roulants (3) emprisonnés par la cage (4), au moins trois moyens de positionnement (6) sont montés sur une même face de la cage (4) du roulement de façon à ce que les axes respectifs de chacun des moyens de positionnement In order to perform optimum monitoring of the vibrations passing through the cage (4) and possibly at least some rolling elements (3) trapped by the cage (4), at least three positioning means (6) are mounted on one and the same face. the cage (4) of the bearing so that the respective axes of each of the positioning means
15 passant par le centre de rotation du roulement, réalisent entre eux des angles (a) de 120 . 15 passing through the center of rotation of the bearing, realize between them angles (a) of 120.
Pour mesurer les variations de capacités des capteurs en fonctions des vibrations, les armatures conductrices (7, 8) des condensateurs variables de l'invention sont associées à un montage électronique appelé In order to measure the variations of the capacitances of the sensors as a function of the vibrations, the conductive armatures (7, 8) of the variable capacitors of the invention are associated with an electronic circuit called
20 amplificateur de charge par des moyens de connections appropriés (14, 15). 20 charge amplifier by appropriate connection means (14, 15).
Une première armature (8) forme un conducteur situé en vis-à-vis mais fixe relativement à une seconde (7) intégrée à au moins une partie de la surface d'une bague du roulement. La variation de la capacité au cours du temps d'un tel condensateur est donnée par la relation : 25 C(t) = s S = E_ S d - s(t) x(t) avec d la distance séparant les deux armatures, s(t) l'amplitude de la variation de l'armature considérée comme mobile par rapport à son point d'équilibre, S la surface active des armatures et E la permittivité du vide. A first armature (8) forms a conductor located opposite but fixed relative to a second (7) integrated at least a portion of the surface of a bearing ring. The variation of the capacitance over time of such a capacitor is given by the relation: ## EQU1 ## with d the distance separating the two armatures, s (t) the amplitude of the variation of the armature considered as moving with respect to its point of equilibrium, S the active surface of the reinforcements and E the permittivity of the vacuum.
La sensibilité de la capacité (Sc) du condensateur est alors définie The capacitance sensitivity (Sc) of the capacitor is then defined
30 par la relation : 28 2918172 Sc = AC = 4C = +s S = +s S S Ax 4(d ù s(t)) (d ù s(t))2 [x(t)]2 d2 Cette sensibilité peut être considérée comme constante pour des petites variations de s(t). Les déplacements de l'armature étant faibles, de l'ordre de quelques micromètres, il est nécessaire d'avoir une grande 5 sensibilité. La distance d est alors de l'ordre de plusieurs dizaines de fois s(t), ce qui détermine le point de fonctionnement du condensateur. Par exemple pour des surfaces en regard de S~28mm2, une distance entre armatures d=0,01mm le diélectrique étant l'air, on obtient un condensateur dont la capacité au point de fonctionnement est égale à C=25 pF avec une 10 sensibilité Sc=25.105pF/m=0,25 pF/,um et pour un déplacement dd=0,05,um=50nm la variation de capacité AC est de 0,125pF (dC=Sc*dd=0, 25*0, 05=0,125pF). Les condensateurs ont alors des capacités de l'ordre de quelques picofarads avec des variations de l'ordre de quelques dizaines de femtofarads. Pour un déplacement Ad = 0, 05pm et eS = 25.10-5.pFm D (m) C (pF) Sc (pF/ m) AC = Sc*Ad (fF) 1.10"5 25 2, 5 0,125 =125 1,5. 10-5 16,66 1,11 0,055 = 55 2. 10-5 12,5 0,625 0,031 = 31 3. 10-5 8,33 0,28 0,014 = 14 4. 10-5 6, 5 0,16 0, 008 = 8 5. 10-5 5 0,1 0, 005 = 5 La distance d entre les armatures doit être la plus petite possible, d=10-5m=100 m est idéale. On peut augmenter la sensibilité Sc en plaçant n surfaces actives en regards dans ce cas on obtient : C=(nù1) - et Sc =(nù1) ES' 20 L'objectif étant de mesurer avec précision et à distance de petites variations de capacités pour traduire en temps réel les variations de la distance entre les deux armatures dues au vibrations dans le roulement, les méthodes dites à deux pôles ne peuvent convenir car la mesure indiquerait 15 4C=(nù1) Da' D2 29 2918172 alors la valeur de C(t)+Cp, où Cp est la capacité parasite des fils de liaison due à un effet d'antenne. La méthode utilisée consiste à considérer les charges induites par couplage capacitif sur une seule des deux armatures, l'autre armature étant 5 à un potentiel fixé. La variation des charges induites est alors l'image analogique du déplacement s(t). Un schéma de montage électronique de l'amplificateur de charge utilisé est présenté sur la figure 6. L'Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) utilisé doit être préférentiellement de type JFET, MOSFET ou CMOS avec 10 une très haute impédance d'entrée. Cette forte impédance lui confère alors une importante immunité aux bruits avec un courant de polarisation inférieur à 2 fA. Dans ce montage, l'armature conductrice (8) du condensateur intégrée à une partie de la bague du roulement, est reliée à la masse. L'autre armature conductrice (7), positionnée par le moyen de positionnement non- 15 conducteur (6), de chacun des condensateurs est gardée par un anneau et reliée à l'entrée inverseuse (i.) d'un Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) par un câble (14) blindé dont le blindage (14.3) se trouve relié à l'entrée noninverseuse (n.i.) de l'ALI. L'ALI est relié par un générateur de tension continu au niveau de son entrée non-inverseuse. Dans un tel montage, la capacité 20 parasite (Cp) due au câble de liaison qui pourrait perturber les mesures n'est pas traduite à la sortie de l'ALI. Seule la composante continue et les variations de tension dues au déplacement de l'armature dite mobile sont alors traduites à la sortie de l'ALI. Entre la sortie et l'entrée inverseuse (i.) de l'ALI, un condensateur de capacité (Cf) est monté en parallèle avec une 25 résistance (R). Un second schéma de montage électronique de l'amplificateur de charge utilisé se trouve présenté sur la figure 7. L'armature conductrice (8) du condensateur intégrée à une partie de la bague du roulement est, ici, reliée à un générateur. L'autre armature conductrice est, ici aussi, gardée par 30 un anneau et reliée à l'entrée inverseuse (i.) d'un Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) par un câble (14) blindé dont le blindage (14.3) se trouve relié à la masse avec un condensateur (Cs). L'autre armature du condensateur (Cs) 30 2918172 est reliée, elle aussi, à l'entrée inverseuse (i.) de l'ALI. De même, entre l'entrée inverseuse (i.) et la sortie de l'ALI, un autre condensateur (Ct) se trouve positionné. Sur le condensateur (Cf), trois résistances (R1, R2 et R3) disposées en T et dont l'une (R3) d'entre elles est reliée à la masse, se 30 by the relation: ## EQU1 ## be considered constant for small variations of s (t). Since the displacements of the armature are small, of the order of a few micrometers, it is necessary to have a great sensitivity. The distance d is then of the order of several tens of times s (t), which determines the point of operation of the capacitor. For example, for surfaces facing S ~ 28mm2, a distance between reinforcement d = 0.01mm, the dielectric being air, a capacitor is obtained whose operating point capacitance is equal to C = 25 pF with a sensitivity Sc = 25 × 10 5 pF / m = 0.25 μF / μm, and for a displacement dd = 0.05, um = 50 nm the change in AC capacity is 0.125 μF (dC = Sc * dd = 0.25 * 0.05). = 0,125pF). The capacitors then have capacities of the order of a few picofarads with variations of the order of a few tens of femtofarads. For a displacement Ad = 0, 05pm and eS = 25.10-5.pFm D (m) C (pF) Sc (pF / m) AC = Sc * Ad (fF) 1.10 "5 25 2, 5 0.125 = 125 1, 5. 10-5 16.66 1.15 0.055 = 55 2. 10-5 12.5 0.625 0.031 = 31 3. 10-5 8.33 0.28 0.014 = 14 4. 10-5 6, 5 0, 16 0, 008 = 8 5. 10-5 5 0.1 0, 005 = 5 The distance d between the armatures should be as small as possible, d = 10-5m = 100 m is ideal. by placing n active surfaces in looks in this case one obtains: C = (n1) - and Sc = (n1) ES '20 The objective being to measure with precision and remotely small variations of capacities to translate in real time the variations in the distance between the two plates due to vibration in the bearing, the two-pole methods can not be suitable because the measurement would indicate 4C = (n1) Da 'D2 29 2918172 then the value of C (t) + Cp, where Cp is the stray capacitance of the bonding wires due to an antenna effect The method used is to consider the induced loads by capacitive coupling on only one of the two armatures, the other armature being 5 at a fixed potential. The variation of the induced loads is then the analogical image of the displacement s (t). An electronic circuit diagram of the charge amplifier used is shown in FIG. 6. The integrated linear amplifier (ALI) used should preferably be of the JFET, MOSFET or CMOS type with a very high input impedance. This high impedance gives it an important noise immunity with a polarization current of less than 2 fA. In this arrangement, the conductive armature (8) of the capacitor integrated in a portion of the bearing ring is connected to ground. The other conductive armature (7), positioned by the non-conductive positioning means (6), of each of the capacitors is held by a ring and connected to the inverting input (i) of an Integrated Linear Amplifier ( ALI) by a shielded cable (14) whose shield (14.3) is connected to the non-inverting input (ni) of the ALI. The ALI is connected by a DC voltage generator at its non-inverting input. In such an arrangement, the parasitic capacitance (Cp) due to the connecting cable which could disturb the measurements is not translated at the output of the ALI. Only the continuous component and the voltage variations due to the displacement of the so-called mobile armature are then translated at the output of the ALI. Between the output and the inverting input (i) of the ALI, a capacitance capacitor (Cf) is connected in parallel with a resistor (R). A second electronic circuit diagram of the charge amplifier used is shown in FIG. 7. The conductive armature (8) of the capacitor integrated in a part of the ring of the bearing is here connected to a generator. The other conductive reinforcement is here also kept by a ring and connected to the inverting input (i) of an Integrated Linear Amplifier (ALI) by a shielded cable (14) whose shielding (14.3) is located connected to ground with a capacitor (Cs). The other capacitor armature (Cs) 2918172 is also connected to the inverting input (i) of the ALI. Similarly, between the inverting input (i) and the output of the ALI, another capacitor (Ct) is positioned. On the capacitor (Cf), three resistors (R1, R2 and R3) arranged in T and of which one (R3) of them is connected to ground, is
5 trouvent également montées en parallèle. L'entrée non-inverseuse (ni.) de l'ALI est, elle, reliée à la masse. 5 are also mounted in parallel. The non-inverting input (ni.) Of the ALI is connected to ground.
La relation qui lie la tension de sortie Vs(t) à la charge Q(t) sur l'armature (7) dont les charges induites sont mesurées est ainsi : v,(t) _ ù Q(t) _ ùVe ç Cf Ci 10 Les charges induites étant égales à : Q = CV, les variations de charge dues au déplacement relatif des armatures sont données par : AQ = Cd V. The relationship between the output voltage Vs (t) and the load Q (t) on the armature (7) whose induced loads are measured is thus: v, (t) _ ù Q (t) _ ùVe ç Cf Ci 10 The induced loads being equal to: Q = CV, the load variations due to the relative displacement of the reinforcements are given by: AQ = Cd V.
15 La relation qui lie la tension de sortie de l'ALI à la vibration du roulement est alors : AVs= ûAQ=ûCr 4V AC=ûÇ'OVE•=SS.dx Cf Ve Ax= ù Cf OVs Ve.SS où : Zx représente la variation de la distance d séparant les deux armatures 20 du condensateur, AVs représente la variation de la tension à la sortie de l'amplificateur, Ve représente la composante continue ou alternative de la tension à l'entrée de l'amplificateur, &représente la sensibilité de la capacité et Cf représente la capacité du condensateur reliant la sortie de l'ALI à l'entrée inverseuse.The relationship between the output voltage of the ALI and the vibration of the bearing is then: AVs = ûAQ = ûCr 4V AC = ûO'OVE • = SS.dx Cf Ve Ax = ù Cf OVs Ve.SS where: Zx represents the variation of the distance d between the two plates 20 of the capacitor, AVs represents the variation of the voltage at the output of the amplifier, Ve represents the DC or AC component of the voltage at the input of the amplifier, & represents the sensitivity of the capacitance and Cf represents the capacity of the capacitor connecting the output of the ALI to the inverting input.
25 Ainsi, par exemple, si Ax = lpm = 10-sm et Cf = 1 pF, V = 5V, Sc = 104pF/m2 = 10-8F/m2 alors VS = 0,1 V. La résistance R est négligeable dans le calcul de la transmittance. Si on souhaite que Lx et dVS soient de même signe, la tension Ve peut alors être négative.Thus, for example, if Ax = lpm = 10-sm and Cf = 1 pF, V = 5V, Sc = 104pF / m2 = 10-8F / m2 then VS = 0.1 V. Resistance R is negligible in the calculation of the transmittance. If it is desired that Lx and dVS have the same sign, the voltage Ve may then be negative.
31 2918172 La sortie de l'Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) peut être reliée à l'entrée d'un convertisseur analogique digital (CAN) dont la sortie est utilisée par un circuit à microprocesseur (MP) afin de calculer la variation de distance (Ax) par l'exécution d'un programme (Prog) utilisant la formule : 5 dx Cf AV., Ve.S, et pour permettre le déclenchement d'une alarme après comparaison du résultat du calcul avec une valeur seuil mémorisée. Le dispositif de l'invention peut être relié à un moyen de traitement du signal vibratoire mesuré. Le traitement de ce signal permet une analyse 10 temporelle d'une part et une analyse fréquentielle d'autre part. En effet, chaque élément tournant d'une machine mécanique est caractérisé par une ou plusieurs fréquences caractéristiques de défauts. Un roulement, par exemple, est caractérisé par trois fréquences de défauts telles que la fréquence caractéristique de défaut d'un élément roulant (3), et les 15 fréquences de défauts de chacune des bagues, intérieure (2) et extérieure (1). Ces fréquences sont, au préalable, calculées à partir des caractéristiques géométriques du roulement comme le nombre d'éléments roulants (3), le diamètre de la bague intérieure (2) et le diamètre de la bague extérieure (1) ainsi que la vitesse de rotation du moteur puis enregistrées 20 dans un moyen de mémorisation. L'analyse du spectre de puissance du signal délivré par le capteur capacitif permet donc de localiser le ou les défauts présents dans le roulement et de suivre dans le temps l'évolution de l'amplitude de chaque fréquence afin de déterminer le nombre de cycles de fonctionnement du composant avant la rupture.31 2918172 The output of the Integrated Linear Amplifier (ALI) can be connected to the input of a digital analog converter (ADC) whose output is used by a microprocessor (MP) circuit to calculate the variation in distance ( Ax) by the execution of a program (Prog) using the formula: 5 dx Cf AV., Ve.S, and to allow the triggering of an alarm after comparison of the calculation result with a stored threshold value. The device of the invention can be connected to a means of processing the vibratory signal measured. The processing of this signal allows a temporal analysis on the one hand and a frequency analysis on the other hand. Indeed, each rotating element of a mechanical machine is characterized by one or more characteristic frequency of defects. A bearing, for example, is characterized by three fault frequencies such as the characteristic fault frequency of a rolling element (3), and the fault frequencies of each of the rings, inner (2) and outer (1). These frequencies are, previously, calculated from the geometric characteristics of the bearing such as the number of rolling elements (3), the diameter of the inner ring (2) and the diameter of the outer ring (1) as well as the speed of the rotation of the motor and then stored in a storage means. Analysis of the power spectrum of the signal delivered by the capacitive sensor thus makes it possible to locate the defect (s) present in the bearing and to follow in time the evolution of the amplitude of each frequency in order to determine the number of cycles of operation of the component before breaking.
25 Par ailleurs, l'état mécanique d'un roulement ou d'autres composants tournants d'une machine mécanique peut être caractérisé par des paramètres statistiques que l'on appelle indicateurs de défaut. Parmi ces paramètres, les plus utilisés sont la valeur R.M.S., aussi appelé valeur efficace du signal, le facteur crête, formé par le rapport entre la valeur de 30 pointe et la valeur efficace du signal, ou bien encore le Kurtosis qui 32 2918172 correspond à une mesure des pics ou de l'aplatissement relatif d'une distribution d'une variable aléatoire réelle par rapport à une distribution gaussienne. Ces différents paramètres statistiques sont calculés à partir du signal vibratoire du roulement. Il s'agit alors de détecter un changement 5 significatif dans ces paramètres, par comparaison avec des valeurs seuil enregistrées dans un moyen de mémorisation. La détermination de ces valeurs seuil est réalisée au préalable soit par une expérimentation de la machine, soit par des lois statistiques. La caractérisation du défaut et l'estimation de sa gravité permettent d'établir un diagnostic.Furthermore, the mechanical state of a bearing or other rotating components of a mechanical machine can be characterized by statistical parameters called fault indicators. Among these parameters, the most used are the RMS value, also called the signal rms value, the peak factor, formed by the ratio between the peak value and the rms value of the signal, or else the Kurtosis which corresponds to 2918172. a measure of the peaks or relative flattening of a distribution of a real random variable with respect to a Gaussian distribution. These different statistical parameters are calculated from the vibratory signal of the bearing. It is then a question of detecting a significant change in these parameters, compared with threshold values recorded in a storage means. The determination of these threshold values is carried out beforehand either by an experimentation of the machine or by statistical laws. The characterization of the defect and the estimation of its gravity make it possible to establish a diagnosis.
10 Ainsi, lorsqu'un défaut apparaît sur un organe de la machine, il est facile d'estimer son degré de sévérité, de suivre son évolution et éventuellement de pronostiquer le remplacement du composant, soit par l'analyse temporelle du signal délivré par le capteur, soit par l'analyse fréquentielle du même signal. L'emplacement de ce capteur capacitif a 15 l'avantage de pouvoir délivrer directement la signature du défaut du composant mécanique et permet ainsi d'éviter les erreurs de diagnostic. II est important de faire remarquer que les signaux issus des différents capteurs du dispositif de l'invention peuvent être utilisés pour d'autres applications, comme par exemple la régulation de la vitesse de 20 rotation du roulement en fonction du balourd ou bien encore la mesure de l'adhérence d'une roue sur le sol. Le dispositif de l'invention peut être relié à un moyen d'affichage pour permettre, après que la variation de la distance (L x) est calculée, de visualiser la position d'un éventuel défaut du roulement.Thus, when a defect appears on an organ of the machine, it is easy to estimate its degree of severity, to follow its evolution and possibly to predict the replacement of the component, either by the temporal analysis of the signal delivered by the machine. sensor, or by frequency analysis of the same signal. The location of this capacitive sensor has the advantage of being able to directly deliver the signature of the fault of the mechanical component and thus makes it possible to avoid diagnostic errors. It is important to point out that the signals from the various sensors of the device of the invention can be used for other applications, such as, for example, the regulation of the rotation speed of the bearing as a function of the unbalance or else the measurement the grip of a wheel on the ground. The device of the invention can be connected to a display means to allow, after the variation of the distance (L x) is calculated, to display the position of a possible bearing fault.
25 II doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration mais peuvent être 30 modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes ; 33It should be obvious to those skilled in the art that the present invention allows embodiments in many other specific forms without departing from the scope of the invention as claimed. Therefore, the present embodiments should be considered by way of illustration but may be modified in the field defined by the scope of the appended claims; 33
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