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Actionneurs en adaptronique : actionneurs piézoélectriques
19 juin 2023
Les actionneurs piézoélectriques ont vu leur nombre d’applications en adaptronique augmenter au cours de la dernière décennie [1]. Ils peuvent être utilisés avec plusieurs stratégies de commande et de contrôle et sont plus adaptés aux applications mécatroniques nécessitant une largeur de bande, une précision et/ou une légèreté. L’objectif de ce papier est de rappeler les différents actionneurs piézo existants, les différentes techniques d’entraînement et de contrôle et enfin de passer en revue plusieurs applications dans les machines-outils, l’optique.
Actionneur piézoélectrique amplifié APA® avec matériau viscoélastique pour le système d’amortissement semi-actif de machines-outils
8 janvier 2016
Les machines-outils modernes doivent atteindre une haute précision pour une meilleure texture de surface et une plus grande flexibilité pour une large gamme d’exigences d’usinage. Pour répondre à ces exigences, un système d’amortissement semi-actif pour une nouvelle génération de machines-outils est proposé. Le nouveau concept est partiellement basé sur les actionneurs piézoélectriques amplifiés APA® de CEDRAT Technologies. Grâce à ces actionneurs, le comportement dynamique (rigidité et amortissement) des composants structurels des machines-outils peut être contrôlé et ajusté aux paramètres optimaux. Pour réduire le transfert des vibrations à travers les éléments actifs, un matériau viscoélastique a été utilisé. Cet article présente les résultats des tests effectués sur l’APA® avec un matériau viscoélastique. Une réduction significative de l’amplitude vibratoire à la fréquence de résonance a été observée avec le matériau supplémentaire. La quantité optimisée de matériau viscoélastique ne réduit la course totale de l’actionneur que de 10 %. Dans le même temps, le matériau viscoélastique a réduit l’amplitude à la fréquence de résonance de plus du double. L’actionneur conçu permet d’obtenir une force de blocage de 8,5kN. Les résultats des tests effectués sur la machine-outil ont montré une amélioration significative de la texture de la surface grâce à l’utilisation de l’actionneur piézoélectrique amplifié.
Amélioration des actionneurs piézo-électriques amplifiés pour le contrôle actif des vibrations
7 juin 2018
Les actionneurs piézoélectriques amplifiés (APA®) de CEDRAT TECHNOLOGIES sont connus pour être compacts et particulièrement performants dans les applications dynamiques. Les évolutions récentes réalisées sur les APA® et l’électronique de commande leur permettent d’offrir un amortissement actif supérieur à celui d’une masse d’épreuve magnétique en termes de rapport force/volume au-delà de 10Hz. La capacité dynamique de l’APA® a été améliorée grâce à une meilleure méthode de précharge. La recherche a montré avec succès la possibilité d’atteindre un niveau de force dynamique élevé similaire à la force statique bloquée de l’actionneur piézoélectrique. Ce progrès technique, associé à un mouvement amplifié, permet de générer une charge de masse à haute résistance mécanique à une fréquence relativement basse. Il produit une force supérieure à 100N dans un volume de Ø40x75mm dans une plage de [100-300Hz]. Cet article présente les utilisations pertinentes de l’APA® pour l’amortissement actif dans les applications d’usinage. Plusieurs études de cas d’usinage sont rapportées, intégrant des actionneurs piézoélectriques amplifiés dans la tête de la broche.
dans la tête de la broche, à l’intérieur de l’outil de coupe ou à côté de la pince de la pièce à usiner.
Développement de l’actionneur MICA300CM à palier lisse et à guidage flexible
7 mai 2018
La famille d’actionneurs linéaires MICA™ (Moving Iron Controllable Actuator) est continuellement améliorée chez CEDRAT TECHNOLOGIES (CTEC) pour les applications nécessitant une course, une force et une puissance contrôlables élevées. Le MICA300CM est un nouveau modèle d’actionneur, avec une configuration améliorée basée sur la forme cylindrique. Une première version basée sur des paliers lisses offre une course de 12 mm et une force continue de 300 N pour un poids de seulement 3 kg. Une seconde version est basée sur de nouveaux guidages flexibles sans frottement. La première est spécialement conçue pour ne nécessiter aucune maintenance pendant plusieurs années de fonctionnement, avec une efficacité élevée, une résolution infinie et une grande contrôlabilité. Cette version du MICA300CM a été dérivée pour offrir une configuration de masse de preuve, pour les applications d’annulation des vibrations sur les processus d’usinage. Une version plus récente est également en cours de conception et de prototypage, spécifiquement pour les applications à piston alternatif, telles que les compresseurs, les générateurs d’ondes de pression et les pompes. Son rendement élevé, sa capacité à durer très longtemps et sa compacité le rendent parfaitement adapté aux machines thermiques intégrées basées sur les cycles thermodynamiques de Stirling, Joules Thomson et Rankin. Cet article présente ces quatre concepts, les résultats des essais et les perspectives d’application.
Adaptateur d’outil pour le contrôle actif des vibrations dans les opérations de tournage
19 juin 2023
Cet article présente un adaptateur d’outil avec un dispositif intégré d’amortissement actif des vibrations pour stabiliser dynamiquement le processus de tournage. Il peut être utilisé dans les tours CNC standard et permet l’utilisation de têtes d’outils disponibles sur le marché. Le système de compensation des vibrations est basé sur un actionneur piézoélectrique multicouche associé à un capteur de force piézoélectrique. Un contrôleur analogique basé sur la méthode du retour de force intégral est utilisé pour l’amortissement actif.
Oscillateur de force haute puissance et électronique de commande
19 juin 2023
Cet article présente le développement d’un des plus grands actionneurs piézoélectriques jamais conçus, basé sur des PZT à basse tension. Cet actionneur est capable de fournir plus de 20kN de force en fonctionnement dynamique (60kN en fonctionnement statique). L’objectif de la génération de vibrations à basse fréquence est d’améliorer la qualité de la production de pièces dans le domaine de la fabrication et de l’usinage.