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7 • Piézoactionneurs et piézomoteurs
on pourra adopter une couche plus ou moins dure selon que l’on privilégie la vitesse
ou l’effort développé par le moteur. Une couche dure aura pour effet de minimiser
l’aire effective du contact au niveau des crêtes de l’onde, optimisant ainsi les conditions de redressement du mouvement vibratoire. La vitesse à vide tendra alors vers la
vitesse théorique (7.19) obtenue en supposant un contact linéique (ponctuel dans le
plan x Oy). Au contraire, la mise en jeu d’une couche moins dure, donnant lieu à une
zone d’interaction élargie, favorisera la transmission des efforts sous une pression de
contact moindre. Outre ses conséquences en termes de performances électromécaniques globales, cette optimisation se révèle déterminante quant à la durée de vie du
moteur (usure de la couche de friction).
7.5.3 Actionneurs à plusieurs degrés de liberté
Comme en témoignent les deux exemples précédents, le concept de piézomoteur
constitue une alternative performante aux solutions électromagnétiques dès lors que
l’on privilégie l’effort massique plutôt que la vitesse ou la puissance utile. Cet avantage s’exprime d’une manière particulièrement marquée dans le domaine des motorisations de dimensions centimétriques ou millimétriques.
Au-delà des gains substantiels qu’ils laissent espérer d’un point de vue quantitatif, les piézoactionneurs ouvrent également la voie à de nouvelles fonctionnalités
jusqu’alors difficiles à atteindre avec les convertisseurs électromagnétiques. Tel est
le cas des dispositifs intégrant plusieurs degrés de liberté. La production de mouvements autres que des translations ou des rotations simples, à l’aide d’effets purement
électromagnétiques, s’avère par principe délicate. L’explication tient au fait que les
guidages multidimensionnels (liaison rotoïde, guidage plan, etc.) s’accommodent relativement mal de la présence d’un entrefer. Aussi, les mécanismes multidegrés de
liberté procèdent généralement d’une chaîne cinématique sophistiquée, combinant
plusieurs axes de motorisation élémentaires (le plus souvent des moteurs rotatifs).
Or, le principe d’un entraînement par contact permet précisément de surmonter cette
difficulté, tout au moins sur le plan fonctionnel. En effet, dans les piézoactionneurs,
rien ne s’oppose à ce que les fonctions d’entraînement et de guidage soient avantageusement confondues.
Une démonstration concrète de cette idée est donnée au travers du translateur plan
schématisé sur la figure 7.9. Le principe d’entraînement retenu exploite la vibration
d’une simple plaque métallique munie de céramiques piézoélectriques disposées sur
sa face supérieure. Grâce à l’excitation combinée de plusieurs modes de résonance,
différentes conditions vibratoires peuvent être sélectionnées. Ainsi, en jouant sur la
fréquence et la phase des tensions v 1 et v 2 appliquées sur les deux voies d’alimentation, on peut contrôler le mouvement de la plaque suivant les quatre axes de translation élémentaires
x
+ , x
− , y
+ , y
−
. De par sa simplicité, tant en termes de structure
que de commande, ce principe représente une solution toute indiquée pour motoriser,
par exemple, un système de micromanipulation [76].
7 • Piézoactionneurs et piézomoteurs
on pourra adopter une couche plus ou moins dure selon que l’on privilégie la vitesse
ou l’effort développé par le moteur. Une couche dure aura pour effet de minimiser
l’aire effective du contact au niveau des crêtes de l’onde, optimisant ainsi les conditions de redressement du mouvement vibratoire. La vitesse à vide tendra alors vers la
vitesse théorique (7.19) obtenue en supposant un contact linéique (ponctuel dans le
plan x Oy). Au contraire, la mise en jeu d’une couche moins dure, donnant lieu à une
zone d’interaction élargie, favorisera la transmission des efforts sous une pression de
contact moindre. Outre ses conséquences en termes de performances électromécaniques globales, cette optimisation se révèle déterminante quant à la durée de vie du
moteur (usure de la couche de friction).
7.5.3 Actionneurs à plusieurs degrés de liberté
Comme en témoignent les deux exemples précédents, le concept de piézomoteur
constitue une alternative performante aux solutions électromagnétiques dès lors que
l’on privilégie l’effort massique plutôt que la vitesse ou la puissance utile. Cet avantage s’exprime d’une manière particulièrement marquée dans le domaine des motorisations de dimensions centimétriques ou millimétriques.
Au-delà des gains substantiels qu’ils laissent espérer d’un point de vue quantitatif, les piézoactionneurs ouvrent également la voie à de nouvelles fonctionnalités
jusqu’alors difficiles à atteindre avec les convertisseurs électromagnétiques. Tel est
le cas des dispositifs intégrant plusieurs degrés de liberté. La production de mouvements autres que des translations ou des rotations simples, à l’aide d’effets purement
électromagnétiques, s’avère par principe délicate. L’explication tient au fait que les
guidages multidimensionnels (liaison rotoïde, guidage plan, etc.) s’accommodent relativement mal de la présence d’un entrefer. Aussi, les mécanismes multidegrés de
liberté procèdent généralement d’une chaîne cinématique sophistiquée, combinant
plusieurs axes de motorisation élémentaires (le plus souvent des moteurs rotatifs).
Or, le principe d’un entraînement par contact permet précisément de surmonter cette
difficulté, tout au moins sur le plan fonctionnel. En effet, dans les piézoactionneurs,
rien ne s’oppose à ce que les fonctions d’entraînement et de guidage soient avantageusement confondues.
Une démonstration concrète de cette idée est donnée au travers du translateur plan
schématisé sur la figure 7.9. Le principe d’entraînement retenu exploite la vibration
d’une simple plaque métallique munie de céramiques piézoélectriques disposées sur
sa face supérieure. Grâce à l’excitation combinée de plusieurs modes de résonance,
différentes conditions vibratoires peuvent être sélectionnées. Ainsi, en jouant sur la
fréquence et la phase des tensions v 1 et v 2 appliquées sur les deux voies d’alimentation, on peut contrôler le mouvement de la plaque suivant les quatre axes de translation élémentaires
x
+ , x
− , y
+ , y
−
. De par sa simplicité, tant en termes de structure
que de commande, ce principe représente une solution toute indiquée pour motoriser,
par exemple, un système de micromanipulation [76].