Etude tc 2016 SUJET 21 11 2013

TD1

ETUDE D’UNE UNITÉ DE TRONÇONNAGE AUTOMATIQUE 1- Mise en situation : Le système étudié fait partie d’une chaîne de fabrication de châssis métalliques dans une usine de fabrication d’éléments de bureau (chaises, tables etc…) Barre d’acier Découper

Cintrer

Assembler

Châssis métallique Peindre

Unité de tronçonnage Unité de cintrage Unité d’assemblage Unité de peinture Zone d’étude

L’unité de tronçonnage automatique, représentée dans la figure1, permet le tronçonnage de tubes d’acier à une longueur prédéterminée à partir d’une barre de 6 mètres de longueur. Cette longueur est préréglée par l’opérateur en agissant sur une équerre équipée d’un capteur de fin de course.

Figure 1 : Unité de tronçonnage automatique

2- Description de fonctionnement L’unité de tronçonnage comporte une rampe d’alimentation en barres tubulaires de 6 mètres de longueur, un système vis écrou entraîné par un moteur Mt1 pour avancer la barre à tronçonner, deux mors dont l’un est mobile et solidaire d’un vérin à double effet C2 permettant le serrage de la barre et une tronçonneuse entraînée par un moteur asynchrone Mt2. La montée et la descente de la tronçonneuse sont assurées par le vérin C3. - Conditions initiales : 

La longueur à découper est réglée par l’opérateur en déplaçant l’équerre de fin de course ;

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

Le vérin C1 est en position sortie pour bloquer les barres qui arrivent de la rampe par gravité ;



L’écrou pousse tube est en position gauche (détectée par un capteur S1) pour recevoir la barre qui descend de la rampe ;



La barre à découper est desserrée ;



La tronçonneuse est en position haut

- Cycle de découpage : Une impulsion sur le bouton S0 déclenche le cycle suivant : Descente de la barre devant l’écrou pousse tube (le vérin C1 à simple effet (en état de sortie de tige), rentre pour laisser passer juste une barre devant l’écrou). La tombée de la barre, détectée par un capteur de présence barre S2 devant le pousse tube déclenche le sous cycle suivant : 

L’aménage de la barre devant la tronçonneuse par le système vis-écrou dont le mouvement est commandé par le moteur Mt1 ; une fois la longueur à découper est atteinte, le capteur S3 est actionné provocant ainsi l’arrêt du moteur Mt1 ;



Le serrage de la barre par la sortie de la tige du vérin C2 ;



Le découpage de la barre est effectué par deux mouvements simultanés : - La descente et la montée de la tronçonneuse assurées par un vérin C3 ; - La rotation de la scie à disque actionnée par le moteur Mt2. 

Le morceau découpé tombe dans le bac d’évacuation ;



La rentrée de la tige du vérin C2 desserre la barre et déclenche un nouveau sous cycle. Cette action est répétée jusqu’à ce que la barre soit totalement découpée en pièces de longueur égales.



Un capteur S4 détecte, à chaque fois, la longueur restante. Si cette longueur n’est pas supérieure ou égale à la longueur préréglée, le morceau restant sera éjecté vers le rebus et le système revient à son état initial.

On note que les positions début et fin de course de chaque vérin Ci ( i = 1,2 et 3 ) sont détectées respectivement par les capteurs Li0 et Li1 ( i = 1,2 et 3 ). Ces capteurs sont des détecteurs de présence par contact de type “ interrupteurs mécanique de position ”

TRAVAIL DEMANDE 1234-

Mise en situation Description de fonctionnement Identification des choix technologiques Analyse fonctionnelle du système

5- Diagramme FAST du système vis écrou pousse tube

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3- Identification des choix technologiques 3.1 Compléter le tableau des données technologiques : ACTIONS

ACTIONNEURS

Tombée de la barre devant le pousse tube ------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

Serrage de la barre

Moteur pas à pas Mt1

-----------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------Rotation de la tronçonneuse

Vérin C3

PRÉACTIONNEURS

CAPTEURS ----------------------------------------------------------------------------

Distributeur D1

Capteur L11

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- S1 : contact de fin de retour du pousse tube Contact auxiliaire de KM1

Distributeur D2

----------------------------

------------------------ ---------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------- Capteur infrarouge S4 avec l : longueur restante de la barre -------------------------- S4 = 1 si l  l0 S4 = 0 si l  l et l0 : longueur préréglée 0 -----------------------------------------------------------------------------------------Ordre de départ de cycle ---------------------------------------3.2 Etude de la chaîne d’acquisition 3.2.1 On note que le capteur S2 est un capteur inductif, dans ce cadre on veut étudier de plus prés ces caractéristiques. On vous demande de barrez la ou les mauvaises réponses : Le capteur S2:  Est un commutateur actionné par le déplacement d’un organe de commande  Fonctionne grâce à la variation d’un champ électromagnétique perturbé par la proximité d’un objet métallique  Supporte bien les ambiances humides ou poussiéreuses

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 Détecte des matériaux de toute nature (verre, matière plastique, métaux, liquides, poudres …)  Est sensible aux modifications de l’environnement (saletés et poussières)  Est constitué d’un émetteur (qui est généralement une diode électroluminescente) et d’un récepteur de lumière (généralement un phototransistor) 3.2.2 Suite à un problème d’encombrement (manque d’espace d’implantation) et risque de déplacement des capteurs L20 et L21relative au vérin C2 lors de l’aménage de la barre devant la tronçonneuse par le système vis-écrou, que proposer vous comme solution afin de détecter les positions début et fin de course du vérin C2 dans des bonnes conditions de fonctionnement : ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3.3 Etude de la chaîne d’action pneumatique

3.3.1 Le vérin C1 est un vérin double effet commandé par un distributeur D1 (voir figure ci-dessous), donner la désignation complète de ce distributeur :

Désignation du distributeur D1 : …………………………………………………….

3.3.2 Le vérin C3 est un vérin simple effet commandé par un distributeur D3 à commande électrique monostable. Dans les conditions initiales de fonctionnement, terminer le circuit pneumatique de commande de ce vérin sur la figure cidessous (case gauche et droite du distributeur D3 choisie parmi les propositions ci-dessous et le câblage correspondant). Donner la désignation du distributeur choisi :

Propositions de case gauche et droite du distributeur D3 Page 4 sur 14

Désignation du distributeur D3 choisi :…………………………………………………….

4- Analyse fonctionnelle du système 4.1 Représentation globale : Niveau A-0 

Quelle est la fonction du système Unité de tronçonnage automatique: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



Quelle est la matière d’œuvre principale sur laquelle agit le système Unité de tronçonnage automatique: ----------------------------------------------------------------------------------------------En déduire la matière d’entrée : ------------------------------------------------------------------------En déduire la matière de sortie : -------------------------------------------------------------------------



Quelles sont les données de contrôle du système Unité de tronçonnage automatique :-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



Compléter l’actigramme niveau A-0 du système Unité de tronçonnage automatique suivant:

A-0

 L’unité de tronçonnage automatique est principalement composée des éléments suivants : -

Une partie commande (PC) permettant le traitement des informations et la gestion du système ;

-

Une partie opérative (PO) permettant d’alimenter, d’avancer, de Eau serrer+etlubrifiant de tronçonner les Info tubes d’acier. On note que le pupitre (organe de dialogue homme/machine) ne fait pas parti de notre étude

A1

4.2 Compléter l’actigramme niveau A0 suivant :

W

Partie commande

Info

A2 A0

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 La partie opérative est constituée essentiellement de trois dispositifs : Dispositif d’alimentation (niveau A21) Dispositif d’avance (niveau A22) assuré par un moto-réducteur permettant d’adapter l’énergie disponible. Ce dernier est composé d’un moteur Mt1, un réducteur de vitesse et d’un système vis écrou Dispositif de tronçonnage (niveau A23), permettant le tronçonnage des barres. Il est composé d’un vérin C3, un moteur électrique Mt2, un vérin C2 de serrage et une scie à disque. 4-3 Compléter l’actigramme niveau A22 suivant :

A 221

A 222

A 223 A 231

4.4 Compléter l’actigramme niveau A23 suivant : ---------------------------------------------A 22

A 232 Vérin C3

Info

A 233

A 234

Vérin C2

A 23

----------------------------------------------

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5 - Diagramme FAST du système vis écrou pousse tube : En se référant aux présentations précédentes et au dessin d’ensemble (page 16), compléter le diagramme FAST tout en indiquant les processeurs de chacune des fonctions techniques.

Fonction de service Fonctions techniques Sous fonctions

Solutions techni

---------------------------------------------------

Moteur électriq

Encastrer le pignon 26 sur l’arbre moteur 24 ---------------------

Encastrer la roue 3 sur l’arbre cannelé 6 --------------------Transmettre le mouvement de l’arbre moteur 24 à l’arbre cannelé 6

-----------------------------------------------------------------------------------Engrenage (3+

Guider en rotation l’arbre cannelé --------------------6 Guider en translation pignon 8

--------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Pièces 30, 31

Transmettre le mouvement à l’écrou-------------------14

Transformer le mouvement de rotation en mouvement de translation

--------------------

--------------------------------------------------

Coussinet 28

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6- Les ajustements 6.1 Choix des ajustements : Compléter le tableau des ajustements suivant : Liaison

Ajustement

Nature de l’ajustement

Justification

10 / 1 1/2 24 / 26 7 / 28 7 / 17 6/8 6/3 6.2 Etude des ajustements : guidage ne rotation de l’arbre cannelé 6 6.2.1 Ajustement 6 / 16 6.2.1.1 Donner la nature de l’ajustement nécessaire (avec jeu, avec serrage, ou incertain) : ----------6.2.1.2 Justifier le choix de la nature de l’ajustement : -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.2.1.3 Choisir dans le tableau ci-dessous, un ajsutement pour la liaison arbre 6 – coussinet 16 (barrer les mauvaises réponses) Ø14 H8/e8

Ø 14 H7/f6

Ø 14 H7/k6

Ø 14 H7/p6

6.2.1.4 A l’aide du tableau des écarts, voir annexe ci-joint, compléter le tableau ci-dessous : Arbre : ------------------

Alésage : --------------------

Ecart supérieur (mm) Ecart inférieur (mm) Cote Maxi. (mm)

Arbre Maxi =

Alésage Maxi =

Cote mini. (mm)

Arbre mini =

Alésage mini =

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6.2.1.5 Positionner les IT par rapport à la ligne « zéro » : (µm) 20

Ligne « zéro »

10

0 -10 -20 -30

6.2.1.6 Calculer :

(serrage ou jeu ) ---------- Maxi = --------------------------------------------------(serrage ou jeu ) ---------- mini = --------------------------------------------------6.2.2 Ajustement 16 / 17 6.2.2.1 Donner la nature de l’ajustement nécessaire (avec jeu, avec serrage, ou incertain) : ----------6.2.2.2 Choisir dans le tableau ci-dessous, un ajsutement pour la liaison 16 / 17 (barrer les mauvaises réponses) Ø 22 H7/f6

Ø 22 H7/g6

Ø 22 H7/h6

Ø 22 H7/p6

6.2.2.3 A l’aide du tableau des écarts, voir annexe ci-joint, compléter le tableau ci-dessous : Arbre : ------------------

Alésage : --------------------

Ecart supérieur (mm) Ecart inférieur (mm) Cote Maxi. (mm)

Arbre Maxi =

Alésage Maxi =

Cote mini. (mm)

Arbre mini =

Alésage mini =

6.2.2.4 Calculer : (serrage ou jeu ) ---------- Maxi = --------------------------------------------------(serrage ou jeu ) ---------- mini = --------------------------------------------------6.2.2.5 Donner l’ajustement homologue de votre ajustement choisi pour la liaison 16 / 17 tout en précisant sa nature : -----------------------------------------------------------------------------------------Justifier ? -------------------------------------------------------------------------------------------------------

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R7 – Cotation fonctionnelle

7.1 Expliquer le rôle de chacune des cotes conditions B et C : Cote condition B = -----------------------------------------------------------------------------------------------Cote condition C =------------------------------------------------------------------------------------------------7.2 Tracer les chaînes de cotes installant ces conditions et écrire les équations aux valeurs limites relatives aux 2 conditions ; BMax = -------------------------------------------------------------------------------------------------------------Bmin = -------------------------------------------------------------------------------------------------------------CMax = -------------------------------------------------------------------------------------------------------------Cmin = --------------------------------------------------------------------------------------------------------------7.3 Calcul :  0,2

Sachant que : B = 2

; B2 = 24

 0,1

et B4 = B4’.Calculer les cotes fonctionnelles B4 = B4’.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------B4 = B4’ = --------------

8- Tolérance géométrique et état de surface

8.1 Dans le cas général (indépendamment de notre système d’étude), que signifie cette indication A

Ø 0,1 B

C

, expliquer par un schéma.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8.2 Sur la figure 2, inscrire dans les cadres les tolérances géométriques permettant d’assurer les conditions de fonctionnement suivantes : 

L’arbre cannelé 6 (surface C) doit être cylindrique (IT = 0,1)



L’épaulement est perpendiculaire à l’axe du cylindre de référence B (IT = 0,05) ;

8.3 Expliquer la tolérance géométrique donnée ci-dessous et qui est inscrite sur la figure 2 tout en précisant son type (forme, battement…) : ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8.4 Dans le cas général, comment choisir la rugosité ? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8.5 Définir et commenter la spécification suivante : Spécification

Définitions et commentaires : Ra : …………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………… 3,2 : ………………………………………………………………………………

8-6 Sur la figure 2, inscrire pour les surfaces spécifiées, les états de surface de l’arbre 17 

Les traces de l’outil sont difficilement visibles sur la surface de contact C ;



La surface de contact B est polie brillante ;



La surface du cylindre A est grossièrement usinée.

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Figure 2 : Tolérances géométriques et les états de surface de l’arbre 17

9 – Etude graphique 9.1 On donne sur le document DR1 à l’échelle 1:1, le dessin de définition du couvercle 2 (voir dessin d’ensemble page 16) : 

La vue de face complète (sans les traits cachés)



La vue de gauche en coupe A-A (incomplète)

9.1.1 Compléter la vue de gauche en coupe A-A à l’échelle 1:1 du couvercle 2 (sans les traits cachés) 9.1.2 Indiquer (sur DR1) toutes les tolérances géométriques et états de surfaces du couvercle 2 9.2 A partir du dessin d’ensemble (page 16) et le dessin de définition du couvercle 2 réalisé dans la question précédente (voir DR1), représenter sur le document DR2, la perspective cavalière du couvercle 2 à l’échelle 1:1 en respectant l’orientation du système d’axe donné. On donne : angle des fuyantes : α = 455 ; rapport de réduction : kx = 0.5

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10 – Nomenclature et dessin d’ensemble 16

1

Coussinet cylindrique

31

1

Rondelle frein

15

1

Anneau cylindrique

30

1

Ecrou à encoches

14

1

Ecrou

29

4

Vis à tête hexagonale

13

1

Coussinet à collerette

28

1

Coussinet à collerette

12

1

Roue dentée

27

1

Clavette parallèle

11

1

Pousse tube

26

1

Pignon

10

1

Moteur

25

1

Joint d’étanchéité

9

2

Coussinet à collerette

24

1

Arbre moteur

8

1

Pignon

23

1

Anneau élastique

7

1

Vis

22

1

Clavette parallèle

6

1

Arbre cannelé

21

1

Clavette parallèle

4

2

Coussinet à collerette

20

1

Equerre

3

1

Pignon

19

4

Ecrou hexagonal

2

1

Couvercle

18

4

Rondelle Grower

1

1

Corps

17

1

Plaque

Désignation

Rep Nb

Rep Nb

Désignation

UNITE DE TRONÇONNAGE AUTOMATIQUE (Système vis écrou pousse tube)

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