L’utilisation des entraînements et des réducteurs s’applique à de nombreux secteurs techniques. Le réducteur, que l’on retrouve dans chaque véhicule automobile, n’est qu’un petit domaine d’application, mais non moins important. L’industrie de l’automatisation dans son ensemble requiert toujours de nouvelles solutions individuelles pour répondre à des problèmes précis. Toutefois, il s’agit souvent de trouver la meilleure réponse pour qu’une pièce précise effectue une course de telle manière que le résultat obtenu corresponde exactement à ce que l’on souhaite.

Moteur couple : unité sans engrenage

Lorsqu’un moteur ne dispose, entre l’unité d’entraînement et l’entraînement de sortie, d’aucune réduction mécanique sous la forme d’un réducteur, l’on parle alors d’entraînement direct. Le moteur doit alors être en mesure, en tant qu’unité d’entraînement, de mettre à disposition de l’entraînement de sortie un couple requis à une vitesse précise. Comme le moteur couple ne comprend pas de réducteur, le moment d’inertie de toutes les masses en rotation est ici aussi plus petit que pour des moteurs similaires avec réducteur intermédiaire.

Le moteur couple peut être considéré comme un cas d’école pour l’application d’un entraînement direct. Ce moteur synchrone à polarité élevée fonctionne à une vitesse relativement basse tout en produisant un couple de rotation élevé.

 

Les servomoteurs au service de la médecine

Le terme servomoteur englobe des moteurs électriques qui peuvent être conçus pour des plages de vitesses élevées. Une caractéristique particulière de ce groupe de moteurs est la possibilité de sélectionner la courbe représentative du couple par rapport à un problème particulier. La conception des servomoteurs permet de sélectionner les points de fonctionnement adaptés sur la courbe représentative du couple. Ces propriétés avantageuses des servomoteurs font qu’ils sont souvent utilisés dans les machines de conditionnement ou dans le domaine de la robotique. Ces domaines en particulier requièrent souvent un mouvement très précis de charges le long d’une trajectoire. Un autre domaine d’application des servomoteurs est celui de la technique médicale. L’exosquelette est une structure qui vient aider les personnes souffrant d’un handicap physique. Dans ce cas, l’exosquelette, connu également sous le nom de squelette externe, vient assister des fonctions corporelles précises par motricité fine. Les mouvements quotidiens répétés des personnes handicapées sont de cette manière facilités, de sorte que cette structure sensible devient une aide précieuse pour ses utilisateurs. Ceci est particulièrement vrai pour l’exosquelette actif qui nécessite une alimentation en énergie propre pour le fonctionnement de ses servomoteurs.

Des moteurs selon le principe de réducteur elliptique

Grâce à sa conception, ce type spécifique de réducteurs, comprenant principalement trois composants essentiels, à savoir le Wave Generator, le Flexspline et le Circular Spline, permet d’importantes réductions de vitesses. Un autre critère déterminant pour le réducteur elliptique Harmonic Drive® est l’absence complète de jeu qu’offre le réducteur à intégrer CPL-2A d’Harmonic Drive AG.

Le réducteur elliptique Harmonic Drive® est entraîné au moyen du Wave Generator, lequel tourne sur un palier centré et dont le profil extérieur présente une forme elliptique. Sur ce profil en forme d’ellipse se trouve un roulement fin spécial qui est capable d’absorber de manière élastique les déformations du contour elliptique en rotation. Ces déformations élastiques sont transposées sur le Flexspline, lequel est doté d’un engrenage sur son profil extérieur. L’engrenage extérieur du Flexspline engrène dans l’engrenage intérieur du Circular Spline, le troisième composant essentiel. Le Circular Spline est généralement doté de deux dents de plus que la denture extérieure du Flexspline. Une rotation complète du Wave Generator implique ainsi seulement une rotation partielle du Circular Spline de deux dents. Toutefois, si le Circular Spline est figé, la rotation complète du Wave Generator entraîne une rotation partielle du Flexspline, mais dans le sens inverse.

Vue d’ensemble du réducteur elliptique Harmonic Drive®

  • Le Wave Generator, élément entraîné de manière elliptique
  • Le Flexspline, douille d’acier cylindrique déformable
  • Le Circular Spline, bague extérieure figée

Moteurs pour l’aéronautique et l’astronautique

Grâce à sa caractéristique particulière sans jeu, le réducteur elliptique trouve une application dans les véhicules de l’aéronautique et de l’astronautique. Parmi les exemples significatifs, l’on trouve l’asservissement automatique des panneaux solaires repliables destinés à l’alimentation électrique, ainsi que les unités de correction de trajectoire pour les véhicules spatiaux par des tuyères de réacteur. Le positionnement précis des antennes aussi peut être effectué à l’aide d’un réducteur elliptique. Comme l’aéronautique et l’astronautique nécessitent notamment des moteurs capables d’offrir une fidélité de répétition, l’absence totale de jeu est alors une garantie essentielle pour accomplir ces fonctions indispensables.

Les réducteurs planétaires

Le nom du réducteur planétaire, ou réducteur à train épicycloïdal, provient du fait que les roues dentées, que l’on connaît sous le nom de satellites, effectuent, en plus d’une rotation sur elles-mêmes, aussi une rotation autour de la roue dentée centrale, le planétaire intérieur. Les réducteurs planétaires permettent de transmettre des couples élevés. Même quelques roues dentées peuvent permettre d’atteindre des réductions élevées. Avec les réducteurs planétaires, il y a une coaxialité des arbres d’entrée et de sortie. En général, les satellites d’un réducteur planétaire tournent autour de trois arbres. Le planétaire intérieur tourne autour du premier arbre, lequel transmet la plupart du temps la force issue du moteur. Le deuxième arbre est prévu pour loger le porte-satellite et les satellites. La couronne et sa denture intérieure tournent autour du troisième arbre avec son palier coaxial par rapport aux autres arbres. Les dents des satellites viennent s’engrener dans cette denture intérieure. Pendant le fonctionnement du réducteur, l’arbre de la couronne est souvent figé, mais ce n’est toutefois pas toujours le cas. Lorsque l’arbre du porte-satellite est figé, l’on parle alors d’un engrenage stationnaire.

Le réducteur planétaire est très couramment utilisé dans les véhicules automobiles, il porte alors le nom de différentiel. Cet entraînement permet lors de la conduite en courbe de compenser la différence de vitesse entre la roue se trouvant à l’intérieur de la courbe et la roue se trouvant à l’extérieur. On trouve une autre application très connue des réducteurs planétaires dans les moyeux à vitesses intégrées des vélos.

Actionneurs spécifiques selon les demandes individuelles du client

Ce type d’actionneurs, qui requiert toujours des réponses personnalisées, est particulièrement utilisé dans le secteur de la robotique. En qualité de représentant de l’automatisation, il dépend de ladite branche de réaliser des mouvements ciblés qui ne se trouvent pas forcément sur des trajectoires spatiales précises. Par ailleurs, la régulation de la vitesse instantanée du composant à déplacer joue un rôle décisif. Les accélérations et les ralentissements survenant et les forces inertielles dynamiques afférentes doivent être pris en compte à chacune de nos réflexions.

Les systèmes d’entraînement : pilier de l’automatisation

Le domaine des systèmes d’entraînement est extrêmement vaste et requiert souvent beaucoup d’expérience, mais aussi de pratique, en raison des problématiques complexes rencontrées. Il n’est ainsi pas rare de devoir remplacer des systèmes standard par des solutions individualisées. Ces cas particuliers nécessitent notamment de combiner différents composants qui peuvent être à la fois des actionneurs et des réducteurs. Avec l’emploi de réducteurs spécifiques, tels que les réducteurs planétaires qui sont par exemple utilisés dans l’astronautique et l’aéronautique, ce type d’actionneurs est extrêmement d’actualité. Dans le cadre des progrès de l’automatisation, les systèmes d’entraînement seront à l’avenir également d’une très grande importance et influenceront forcément le monde de la technique.