Palpeur CNC : fonctionnement, étalonnage et pannes

01 // Palpeur : de quel appareil parle-t-on ?

Dans un atelier, le mot palpeur désigne au moins trois familles d'appareils qui n'ont ni le même rôle, ni les mêmes pièces de rechange. Les confondre, c'est commander la mauvaise référence.

Trois appareils sous un même mot

Le vocabulaire des fabricants ajoute un piège : chez HEIDENHAIN, la série TS regroupe les palpeurs de pièce et la série TT les palpeurs d'outil, tandis que ses « palpeurs de mesure » sont des capteurs de longueur pour postes de mesure. Relevez toujours la référence exacte avant de parler de palpeur à un fournisseur.

02 // Comment un palpeur déclenche une mesure

Renishaw résume l'appareil en une phrase : un palpeur « n'est autre qu'un commutateur élaboré conçu pour se déclencher lors du contact avec une surface de pièce et produire des données géométriques précises et répétables ». Toute la mesure repose sur ce déclenchement et sur la chaîne qui le transmet.

1. L'approche. La commande déplace le palpeur à vitesse constante vers une cible située un peu au-delà de la surface attendue, pour être certaine de la toucher.
2. Le contact. Le stylet quitte sa position de repos et le palpeur émet son signal de déclenchement.
3. L'enregistrement. L'interface transmet ce signal à l'entrée de saut de la commande, l'entrée « SKIP » associée à la fonction G31 dans les documents de Renishaw. La commande mémorise la position des axes et arrête le mouvement.
4. La surcourse. La machine ne s'arrête pas instantanément : le stylet encaisse ce dépassement. La vitesse de palpage doit donc laisser l'axe s'arrêter dans la course disponible, par exemple 6 mm dans l'axe Z pour un OMP40-2 selon sa fiche, ou 5 mm dans toutes les directions avec un stylet de 40 mm chez HEIDENHAIN.
5. Le retour. Le palpeur se dégage de la surface et le stylet revient à sa position de repos. Sur certaines commandes, une seconde touche plus lente suit la première, qui a seulement trouvé la surface : la position est alors relevée avec une meilleure résolution.

Ce que contient le corps du palpeur

Quatre principes de capteur se rencontrent chez les deux fabricants étudiés ici, avec des répétabilités publiées différentes :

• La monture cinématique résistive (palpeurs de précision standard chez Renishaw) : un porte-stylet positionné par un jeu de tiges et de billes, plaqué par un ressort. Un circuit électrique y oppose une résistance qui augmente avec la force exercée sur le stylet, jusqu'au seuil de déclenchement.
• Les jauges de contrainte (palpeurs haute précision chez Renishaw) : la même monture cinématique, mais la force de contact est mesurée par des jauges, ce qui permet selon le fabricant une répétabilité de 0,25 µm (2σ).
• Le capteur optique (palpeurs HEIDENHAIN) : une LED et un système de lentilles éclairent une photocellule différentielle, et la déflexion du stylet produit le déclenchement. Sans contact électrique à user, HEIDENHAIN annonce une répétabilité maintenue au-delà de 50 millions de cycles.
• Les capteurs de pression (HEIDENHAIN TS 760 et TS 750) : plusieurs capteurs mesurent la force de palpage, analysée électroniquement, ce qui donne selon le fabricant une précision homogène sur 360° et une répétabilité de 0,25 µm au plus.

Ces valeurs viennent des guides d'installation Renishaw et de la brochure HEIDENHAIN de septembre 2025. Chaque fabricant les mesure dans ses propres conditions, un stylet de 50 mm à 480 mm/min pour les palpeurs de pièce Renishaw par exemple : elles situent un modèle dans sa gamme, elles ne départagent pas deux marques au micromètre près.

03 // Palpeur de pièce, palpeur d'outil : deux métiers

Les deux appareils se ressemblent et peuvent partager la même interface, un palpeur de broche et un palpeur d'outil optique sur une interface OMI-2T chez Renishaw, un TS 460 et un TT 460 sur un émetteur-récepteur SE 660 chez HEIDENHAIN. Mais ils ne mesurent pas la même chose : le palpeur de pièce mesure la pièce avec la machine, le palpeur d'outil mesure l'outil avec la machine.

Ce que fait chacun

Une précaution vaut pour les palpeurs d'outil de la série TT : HEIDENHAIN demande de les désactiver pendant l'usinage, faute de quoi les vibrations de la coupe peuvent produire un signal parasite qui interrompt le cycle. Et si votre commande porte les deux palpeurs, chacun doit être câblé et appelé comme tel : un palpeur de pièce que la commande prend pour un palpeur d'outil est une cause de collision que Renishaw liste dans ses tableaux de dépannage.

04 // Câble, infrarouge ou radio : la transmission impose l'interface

Entre le palpeur et la commande, une interface convertit le signal en une entrée que la commande sait lire. Le mode de transmission choisit l'interface, et l'interface choisit les palpeurs qu'elle accepte.

Trois façons de transmettre le déclenchement

HEIDENHAIN propose sur ses palpeurs sans fil un mode mixte : le palpeur s'active par radio pendant qu'il est encore dans le changeur d'outils, puis mesure en infrarouge, plus rapide. La différence compte, car le temps de transmission du signal, 0,2 ms environ en infrarouge contre 10 ms en radio selon le fabricant, pèse sur la répétabilité.

Le palpeur et son interface forment un système

C'est le point décisif d'un remplacement. Renishaw l'écrit dans sa foire aux questions : « Les palpeurs Renishaw ne fonctionnent qu'avec les interfaces Renishaw. » Et à l'intérieur d'une même marque, toutes les générations ne se comprennent pas :

05 // Étalonner un palpeur : quand et comment

Un palpeur n'est qu'un maillon d'une chaîne de mesure. Chaque maillon introduit un écart constant entre le point réellement touché et la position que la commande enregistre ; l'étalonnage mesure cet écart, pour que le logiciel de palpage le compense à chaque mesure. Les valeurs obtenues sont des points de déclenchement électroniques : elles diffèrent des dimensions physiques du stylet, et c'est normal.

Les six cas où Renishaw demande d'étalonner

• à la première utilisation du système ;
• après un changement du réglage du filtre de déclenchement ;
• après le montage d'un nouveau stylet ;
• quand le stylet peut avoir été déformé, ou le palpeur heurté ;
• à intervalles réguliers, pour suivre les évolutions mécaniques de la machine ;
• à chaque prise du palpeur, si le cône se repositionne mal dans la broche.

Les trois opérations

1. Dans un alésage ou sur un diamètre tourné de position connue : la commande mémorise le décalage entre le centre de la bille et l'axe de la broche.
2. Dans une bague étalon ou sur une sphère de référence de diamètre connu : elle mémorise le rayon effectif de la bille, qui sert à calculer la vraie dimension des éléments mesurés.
3. Sur une surface de référence : elle détermine la longueur du palpeur au point de déclenchement, ce qui absorbe au passage les écarts de hauteur de la machine et du montage.

Deux règles tiennent la mesure fiable. Étalonnez et mesurez à la même vitesse, car les tableaux de dépannage de Renishaw citent des vitesses différentes parmi les causes de mauvaise répétabilité. Et centrez la bille du stylet sur l'axe de broche au montage : un léger faux-rond reste compensé par l'étalonnage, mais un palpeur qui est tombé se recontrôle avant de reprendre du service. Sur les machines à cinq axes, HEIDENHAIN décrit en plus l'étalonnage des axes rotatifs sur une sphère rigide, une fonction que le constructeur de la machine doit avoir intégrée à la commande.

L'étalonnage du palpeur relève de la maintenance préventive de la machine : un palpeur mal étalonné corrige les outils avec une erreur que personne ne voit, et c'est le taux de qualité qui en pâtit. Notre guide de la maintenance industrielle pour sécuriser la disponibilité CNC explique comment ce taux entre dans le calcul du TRS.

06 // Palpeur en panne : le diagnostic dans l'ordre

Un palpeur qui ne répond plus arrête un cycle ; un palpeur qui répond mal fabrique des pièces fausses sans rien signaler. Renishaw publie pour ses palpeurs optiques et radio des tableaux de dépannage classés par symptôme. Nous les résumons ci-dessous, en rangeant les causes de la plus simple à contrôler à la plus lourde.

Quand la répétabilité reste mauvaise alors que le palpeur, son étalonnage et ses réglages sont sains, Renishaw renvoie à un contrôle de l'état de la machine elle-même. C'est l'objet de notre service de maintenance et de réparation de machines-outils. Et si des déclenchements parasites accompagnent la marche des variateurs, regardez le câblage : Renishaw demande d'éloigner l'interface des transformateurs et des variateurs, de ramener toutes les masses au point étoile de la machine et de raccorder les blindages. Notre guide sur l'alarme de codeur sur une CNC montre comment un signal perturbé se fait passer pour une panne de capteur.

Ce que disent les voyants

Sur les palpeurs Renishaw à piles comme l'OMP40-2 et le RMP60, les voyants donnent l'état d'un coup d'œil : vert clignotant, palpeur au repos et prêt ; rouge clignotant, palpeur déclenché ; vert et bleu, ou rouge et bleu, les mêmes états avec des piles faibles ; rouge fixe, piles mortes. Après la première alerte, il reste environ une semaine d'autonomie à 5 % d'utilisation. Une alerte ignorée avec des piles au lithium produit un symptôme trompeur : le palpeur s'éteint, repart quand les piles récupèrent, rejoue sa séquence de voyants, puis s'éteint de nouveau. Ce n'est pas une panne du palpeur, ce sont des piles à changer.

07 // Entretien : ce qui se fait à la machine, ce qui part en atelier

Un palpeur vit dans le liquide de coupe et les copeaux. Les fabricants laissent à l'utilisateur un entretien court et précis, et fixent clairement la limite au-delà de laquelle l'appareil doit sortir de la machine.

Ce que l'atelier de production fait lui-même

• Essuyer la fenêtre des palpeurs optiques et radio, et celle du récepteur, avec un chiffon propre : les résidus d'usinage dégradent la transmission.
• Changer les piles au type prescrit, sans mélanger piles neuves et usagées, ni types ou marques différents, en attendant plus de 5 secondes entre le retrait et la pose, joint de cassette propre et sans laisser entrer de liquide.
• Remplacer le stylet et sa liaison fusible après un choc : cette pièce est conçue pour casser à la place du palpeur en cas de surcourse excessive, et Renishaw la réserve aux stylets en acier. Sur le palpeur d'outil TS27R, c'est une tige de rupture qui joue ce rôle, et un lien captif retient le stylet pour qu'il ne tombe pas dans la machine. Chez HEIDENHAIN, les stylets à partir de 4 mm de bille et la tige du contact des palpeurs TT portent un point de rupture calibré, remplaçable sans réglage.
• Surveiller les membranes qui protègent le mécanisme : sur le RMP60, la membrane extérieure se remplace, l'intérieure ne se démonte pas, sous peine de perdre la garantie selon Renishaw ; sur le TS27R, Renishaw fait inspecter la membrane intérieure environ une fois par mois.

Ce qui part en atelier

Une membrane intérieure percée, car le liquide qui atteint le mécanisme peut mettre le palpeur hors service ; une fenêtre en verre cassée ; un mécanisme qui ne revient plus au repos ; une électronique muette avec des piles neuves ; un câble, une interface ou un récepteur défaillants. Sous garantie, faites repartir l'appareil chez votre fournisseur d'origine, comme le demandent les guides Renishaw. Hors garantie, le choix devient économique entre la réparation, l'échange standard, le reconditionné et le neuf. Le déroulé de chaque option est décrit sur notre page consacrée à la réparation et à l'échange standard. Pour les palpeurs et leurs interfaces, nous vérifions sur banc avant retour, et nos pièces sont garanties de 6 à 12 mois selon le produit et l'option retenue.

08 // Remplacer un palpeur : six informations avant de commander

Un palpeur ne se commande pas sur son seul nom de modèle. Voici ce qu'il faut réunir, idéalement en photos, pour recevoir la bonne pièce du premier coup :

1. La référence complète du palpeur, relevée sur son corps ou sur la documentation de la machine. Le nom de modèle ne suffit pas : Renishaw vend par exemple deux kits OMP40-2 qui ne diffèrent que par leur réglage d'usine, le A-4071-2001 en mise en marche et arrêt optiques, le A-4071-2002 en arrêt par temporisation de 134 secondes.
2. La référence de l'interface ou du récepteur en place, puisque c'est elle qui décide de la compatibilité (section 04).
3. Les réglages du palpeur actuel : mode de mise en marche et d'arrêt, filtre de déclenchement, puissance optique, identifiant de palpeur quand plusieurs partagent une interface. Sur les palpeurs Renishaw réglables par séquence de voyants, retirer les piles 5 secondes puis les remettre fait défiler ces réglages : notez-les avant la dépose.
4. Le cône et le stylet : type de cône de la broche, longueur du stylet et diamètre de sa bille, dont dépend l'étalonnage.
5. La commande numérique et ses cycles de palpage : marque, modèle et logiciel de palpage employé. Les cycles de palpage HEIDENHAIN sont intégrés à ses commandes TNC ; Renishaw propose ses programmes de palpage pour différentes commandes.
6. Ce qu'il faudra faire à la pose : appairer un palpeur radio, centrer le stylet, reporter les réglages, puis étalonner (section 05).

Avec ces six éléments, nous vous disons si votre palpeur se répare, s'il existe en échange standard ou en reconditionné, ou s'il faut passer par du neuf d'origine, et ce qu'il faudra prévoir à la pose. Envoyez une photo des étiquettes du palpeur et de l'interface avec le modèle de votre commande : la réponse arrive sous 2 heures ouvrées. Notre catégorie palpeurs et capteurs industriels CNC regroupe les capteurs en stock ; un palpeur se fournit sur demande, en neuf d'origine, en échange ou après réparation. La page de marque MARPOSS détaille ce que nous traitons pour ses palpeurs, et la page HEIDENHAIN nos références de ce fabricant.

Julien T. ([email protected])Support technique et rédaction, S-ELECTRO

Julien T. assure le support technique et la rédaction chez S-ELECTRO (Shop-Elec), spécialiste de l'électronique industrielle et CNC. Il répond aux différentes demandes clients qui arrivent à l'atelier de Flers-en-Escrebieux, dans le Nord : identification d'une référence à partir d'une plaque ou d'une photo, arbitrage entre réparation au composant, échange standard et remplacement, et suivi des gammes dont le constructeur n'assure plus le support.