Moog

Moog est une entreprise américaine fondée en 1951 par William C. Moog, considérée comme l’inventeur de la première servovalve électrohydraulique utilisable en pratique. Dans le domaine de l’hydraulique, Moog est le leader mondial du développement et de la fabrication de servovalves, de systèmes d’entraînement électrohydrauliques et de solutions de contrôle de mouvement pour les applications industrielles et aérospatiales. Les produits Moog se distinguent par leur dynamique élevée, leur précision et leur fiabilité.

Histoire et évolution de Moog

L’histoire de Moog est indissociable du développement de la technologie des servovalves électrohydrauliques. L’entreprise a marqué le secteur de l’hydraulique pendant des décennies et a établi des normes qui sont encore en vigueur aujourd’hui.

Création de l’entreprise et invention de la servovalve

En 1950, Bill Moog a mis au point une servovalve électrohydraulique capable de convertir de faibles signaux électriques en mouvements hydrauliques précis. Il a déposé une demande de brevet en avril 1950, qui a été délivré en janvier 1953 sous le numéro de brevet américain 2.625.136. Cette invention est considérée comme la première servovalve haute performance utilisable en pratique, plus fiable et plus simple à fabriquer que toutes les conceptions précédentes. L’innovation technique résidait dans une conception à deux étages, dotée d’un étage pilote sans frottement, qui permettait un contrôle rapide et précis de la puissance hydraulique avec une très faible énergie électrique d’entrée.

Le 1er juillet 1951, Bill Moog, son frère Art et l’ingénieur Lou Geyer fondèrent la Moog Valve Company à East Aurora, dans l’État de New York. Les quatre premières servovalves ont été livrées à Bendix Aviation, puis des commandes ont été passées par Boeing et Convair. Cette adoption rapide par l’industrie aéronautique témoigne de l’importance du besoin en matière de commande hydraulique de précision.

Du fabricant de vannes à l’intégrateur de systèmes

En 1965, l’entreprise a changé de nom pour devenir Moog Inc. , reflétant ainsi sa transition d’un simple fabricant de vannes à un intégrateur de systèmes. Moog a élargi son portefeuille, passant de simples servovalves autonomes à des systèmes d’entraînement électrohydrauliques complets, comprenant des valves, des actionneurs hydrauliques et des composants électroniques de commande. Cette évolution a posé les bases du modèle économique actuel.

Au cours des décennies suivantes, Moog s’est développé grâce à des acquisitions ciblées. En 1998, Moog a acquis 75 % des parts d’Hydrolux S. à r. l. au Luxembourg, un spécialiste des vannes hydrauliques à cartouche. Sous le nom de Moog Hydrolux, l’entreprise a développé des vannes à cartouche destinées à des applications industrielles lourdes telles que les machines de moulage sous pression et les presses. La série X700, une servovalve à cartouche compatible IoT pour des pressions allant jusqu’à 420 bars, a vu le jour à cette époque. En 2024, le site luxembourgeois a été vendu à AXXERON; les produits correspondants sont désormais commercialisés sous la marque AXXERON Hydrolux.

Technologie des servovalves Moog

Les servovalves Moog sont des valves électrohydrauliques à commande continue, dans lesquelles les grandeurs de sortie, en particulier la position du tiroir et donc le débit, sont proportionnelles au signal d’entrée électrique. Le cœur mécanique est constitué d’une conception « spool-in-bushing » (tige de commande dans la douille) présentant un recouvrement très faible, inférieur à 1 %, ce qui permet d’atteindre une grande précision statique et dynamique.

Principe à deux étages avec étage pilote à clapet et buse

De nombreuses servovalves Moog, notamment les séries 31, 77X et E024/24, utilisent une conception à deux étages avec clapet et buse. Le premier étage se compose d’un moteur à couple à sec doté d’un clapet d’induit, de deux buses opposées et d’un fil de rétroaction mécanique.

Son fonctionnement peut être décrit en plusieurs étapes. Un signal électrique commande le moteur à couple, qui exerce un couple sur l’armature. L’armature rapproche le clapet d’une buse et l’éloigne de l’autre, ce qui modifie les sections d’ouverture des buses. Il en résulte une pression différentielle entre les deux chambres de commande, qui sont reliées aux extrémités du tiroir. Le tiroir se déplace proportionnellement à la pression différentielle et modifie le débit hydraulique au niveau des raccords P, A, B et T. Pendant que le tiroir se déplace, le fil de rétroaction exerce un couple de rappel sur l’armature jusqu’à ce qu’un état d’équilibre soit atteint. La position du tiroir devient ainsi proportionnelle au signal d’entrée.

L’étage pilote à jet-pipe comme alternative

Moog utilise également des étages pilotes à jet dans certaines séries de vannes. Selon ce principe, le moteur couple actionne un petit tube à jet qui dirige un jet hydraulique vers deux récepteurs. Lorsque le tube à jet est dévié par le signal électrique, le jet frappe les récepteurs de manière asymétrique, ce qui génère une différence de pression entre les extrémités de la bobine. Le fonctionnement ultérieur, avec le mouvement de la bobine et la rétroaction, correspond à la conception à buse à clapet.

La conception à tuyau à jet présente des avantages dans les environnements sujets à l’encrassement, car le jet ouvert est moins sensible aux particules que les orifices étroits des buses de type « flapper nozzle ». C’est le concepteur qui choisit l’un des deux types d’étages pilotes en fonction du profil d’exigences de l’application.

Gamme de produits Moog dans le domaine hydraulique

La gamme de produits Moog comprend plusieurs familles de vannes et de systèmes d’entraînement qui répondent à différentes exigences en matière de dynamique, de débit et de pression.

Servovalves classiques

Les servovalves classiques à deux étages de Moog couvrent des débits nominaux compris entre environ 0,3 et 57 l/min, mesurés à une pression différentielle de 70 bars ou 35 bars par plage de tige. Les pressions de service maximales se situent entre 210 et 350 bars selon la série. La série 31, qui comprend des micro-servovalves, atteint des débits nominaux de 3,8 à 15 l/min à une pression de service maximale de 275 bars. Les boîtiers sont en acier inoxydable; le moteur couple est intégré dans un boîtier étanche.

La série E024/24, composée de servovannes miniatures, offre des débits nominaux de 0,3 à 7,5 l/min et un temps de réponse en échelon d’environ 1,8 milliseconde pour une course de 100 %. La réponse en fréquence s’étend jusqu’à 400 Hz. Avec un poids de 95 grammes, ces vannes sont conçues pour des applications compactes et hautement dynamiques.

Servovalves à commande directe

Les séries D638 et D639 de Moog sont des servovalves à commande directe sans étage pilote hydraulique. Un actionneur linéaire à commande directe déplace directement le tiroir, ce qui présente l’avantage d’un débit pilote réduit et d’une commande simplifiée. La série D638 atteint des débits nominaux allant jusqu’à 40 l/min, tandis que la série D639 atteint 100 l/min. La pression de service maximale est de 350 bars. Ces vannes sont équipées d’interfaces de bus de terrain et conviennent aux applications industrielles nécessitant un débit élevé associé à une commande numérique.

Actionneurs électrohydrostatiques (EHA)

Les systèmes d’actionneurs électrohydrostatiques constituent un secteur en pleine croissance au sein du portefeuille de Moog. Dans ces systèmes, un moteur électrique entraîne une pompe hydraulique compacte directement reliée à un vérin. Cette conception combine la densité de puissance élevée de l’hydraulique avec les avantages d’une alimentation électrique décentralisée. Les conduites d’alimentation hydraulique centrales sont supprimées, ce qui réduit le poids et les coûts d’installation. Les systèmes EHA sont utilisés dans les applications aérospatiales ainsi que, de plus en plus, dans les installations industrielles.

Applications industrielles des composants hydrauliques Moog

Les composants hydrauliques Moog sont présents dans une large gamme d’applications exigeant un haut niveau de précision et de dynamique.

Machines-outils et lignes de production

Dans les machines-outils, les servovalves Moog commandent des axes hydrauliques qui nécessitent un contrôle précis de la position et de la force. La réponse en haute fréquence des vannes permet des cycles de mouvement rapides et des temps de cycle courts. Les presses à injection, les machines de moulage sous pression et les presses de formage bénéficient du débit élevé et de la rapidité de commutation des vannes Moog.

Technologie des bancs d’essai et simulation

La technologie des bancs d’essai constitue un domaine d’application traditionnel des servovalves Moog. Les bancs d’essai servo-hydrauliques destinés aux essais de fatigue, aux installations de vibration et aux simulateurs de séismes utilisent ces valves pour commander des actionneurs hydrauliques selon des courbes de force ou de course définies. La large plage de fonctionnement des vannes permet une simulation réaliste des charges dynamiques. Pour ces applications, Moog fournit souvent des systèmes complets comprenant des vannes, des actionneurs, des capteurs et des composants électroniques de commande.

Commande et régulation des systèmes Moog

Les performances d’une servovalve Moog ne se révèlent pleinement qu’en association avec un système de commande adapté. Moog propose ses propres servocontrôleurs, qui bouclent les boucles de régulation de position, de force ou de pression. Les contrôleurs traitent les signaux des capteurs LVDT, des capteurs de pression ou des capteurs de déplacement, et calculent les signaux de commande destinés aux vannes.

Grandeurs de régulation et stratégies

Différentes stratégies de régulation sont utilisées en fonction de l’application. Dans le cas de la régulation de position, l’actionneur hydraulique suit un profil de course prédéfini, la servovalve ajustant le débit de manière à ce que la position réelle corresponde à la position de consigne. La régulation de force maintient une force définie, indépendamment des variations de course de la charge. Enfin, la régulation de pression contrôle la pression dans le vérin hydraulique et est souvent utilisée dans les applications de bancs d’essai.

Les systèmes Moog modernes utilisent des interfaces de bus de terrain telles qu’EtherCAT ou PROFINET pour intégrer directement les vannes dans le système de commande supérieur de la machine. Cela permet le paramétrage, le diagnostic et la mise en service à l’aide d’outils numériques et réduit les besoins en câblage.

Entretien et maintenance des servovalves Moog

Les servovalves sont des composants de haute précision dont les caractéristiques fonctionnelles sont sensibles à l’encrassement, au vieillissement et à l’usure mécanique. Un entretien systématique prolonge leur durée de vie et préserve leurs propriétés dynamiques sur de longues périodes de fonctionnement.

Propreté du fluide hydraulique

La propreté de l’huile hydraulique est la condition préalable essentielle au fonctionnement fiable des servovannes Moog. Des particules de l’ordre de quelques micromètres peuvent obstruer les buses fines de l’étage pilote à clapet (Flapper-Nozzle) ou nuire aux jeux dans le système à tiroir et douille (Spool-Bushing). Moog recommande donc une filtration fine, adaptée à la série de vannes concernée. Le contrôle de la qualité de l’huile selon la norme ISO 4406 fait partie intégrante des plans de maintenance.

Signes d’usure typiques

Au fur et à mesure que la durée de fonctionnement augmente, les propriétés statiques et dynamiques d’une servovalve peuvent évoluer. L’hystérésis et le décalage du point zéro augmentent, la réponse en fréquence peut diminuer et des fuites au niveau des joints peuvent apparaître. Un contrôle régulier des courbes caractéristiques des vannes, effectué par exemple par le fabricant ou par des partenaires de service agréés, permet de détecter ces changements à un stade précoce et de prendre les mesures qui s’imposent.

Remise en état et approvisionnement en pièces de rechange

Moog propose, pour de nombreuses séries de vannes, un service de réparation comprenant le remplacement des pièces d’usure telles que les joints, les buses et les tiroirs, ainsi que le réajustement de la vanne. L’approvisionnement en pièces de rechange pour les séries bien établies est assuré sur le long terme, ce qui constitue un critère important pour les exploitants d’installations à longue durée de vie lors du choix des produits.

L’importance de Moog dans l’hydraulique moderne

Moog a marqué de son empreinte la technologie des servocommandes électrohydrauliques pendant des décennies et reste aujourd’hui encore un acteur de premier plan sur le marché des commandes hydrauliques hautement dynamiques. L’invention de la première servovalve utilisable en pratique a posé les bases de la commande de mouvement électrohydraulique, telle qu’elle est aujourd’hui couramment utilisée dans d’innombrables applications industrielles et aérospatiales.

L’évolution des simples vannes vers des systèmes complets de contrôle de mouvement, l’intégration de commandes numériques et la tendance aux entraînements électrohydrostatiques montrent que Moog joue également un rôle moteur dans les bouleversements technologiques actuels. Pour les concepteurs, les techniciens de maintenance et les exploitants d’installations qui imposent les exigences les plus élevées en matière de précision et de dynamique dans les systèmes hydrauliques, les produits Moog font partie des solutions standard à prendre en compte lors de la conception et du dimensionnement.