stephan donati, maxime martini

1

Stephan DONATI, Maxime MARTINI

Soutenance

INSA Lyon – PFE AZERIS – 26 juin 2007

2

Plan de la présentation

• Module d’Accueil

• Analyse de l’Existant

•Déplacement le Long de l’Axe X

• Positionnement

• Module Accueil

• Acheminement de l’Energie

•Liaison Pivot

•Conclusion

4

Analyse des projets Antérieurs

Les plus :

Encastrement entre le module d’accueil et le CU

Blocage du rail d’accueil durant le déplacement

(type patins de frein)

Peu d’automatique

Système sur billes

5

Analyse des projets Antérieurs

Les moins :

Poids (plaque + système translation en X et Z + mécanique d’encastrement)

Encombrement

Système de déplacement par recirculation de billes (info THK)

Faisabilité (chaîne de cotes)

Précision du système

6

Déplacement Axe X

Recherches de solutions pour le guidage linéaire

Solution THK : guidage linéaire

par recirculation à billes

Solution HEPCO : chariot à 4 ou

6 galets avec motorisation par

roue sur crémaillère

7

Cahier des Charges

Masse du système : 180 kg

Encombrement de la base qui se fixe sur le

chariot : 400 x 120 mm

Vitesse de déplacement de l’ensemble :

- En utilisation normale : 200 mm/s

- Lors du passage du rail d’accueil au rail de

travail : à définir pour ne pas réduire la durée de

vie du système

8

Solution HEPCO

Devis:

Chariot mobile spécial avec 6 galets et un motoréducteur :

1 209 €

Rail à crémaillère, de longueur 8000mm, en 2 parties :

2 760 €

9

Solution HEPCO

Chariot motorisé par crémaillère

Poussée : 775 N

Vitesse : 200 mm/s

Compacité élevé

10

Solution HEPCO

2 possibilités de montage du chariot

11

Solution HEPCO

12

Positionnement du Module

X

Fixation de type siège bébé

ou échafaudage suspendu :

13


Position MMT -400 mm Effort MMT 2000 N

Position%x CG MA -300 mm Effort structure 1600 N

Hauteur du Vé -360 mm Effort réaction Vé Vert, -3600 N

Position optimale du Vé -355,56 mm Angle Vé 45 °

Moments en O : Effort Vé Horizontale 5 091,17 N

MMT + MA : -1280 Nm NB : il y a 2 vé pour

Réaction Vé Vert. 1296 Nm récupérer les efforts

Somme des moments 16 Nm Définir Décrochage = X Nm

14


15


16

Conception du Module

17

Simulation Excel

Cinématique du plateau du Module d'Accueil

Variables Croisillons totale 870 mm Plateau Ltotale 800 mm Hauteur hors croisillon 405 mm

petit 410 mm dont dépasse du point 2 750 mm Hauteur min rail HEPCO 592,865 mm

long 460 mm Y'0 - Y0 48 mm Hauteur max rail HEPCO 1278,1 mm

Effort dans le système

Angle Ø %

BâtiPsy Ψ Entraxe Avancée (X) Hauteur (Y)

Flexion

plateau sup

Contrainte

de flexion

Traction

dans la

courroie

Inclinaison

plateauX1 Y1 X2 Y2

10 ° 4,46 ° 861,77 mm 740,92 mm 187,86 mm 0,003 mm 3,23 MPa 12 578,91 N 5,53 ° 856,78 mm 199,07 mm -5,60 mm 115,64 mm

70 ° 69,59 ° 300,32 mm 746,89 mm 868,75 mm 0,201 mm 12,90 MPa 365,04 N 0,41 ° 297,56 mm 865,53 mm -3,10 mm 863,38 mm

45 ° 42,55 ° 627,30 mm 735,72 mm 668,33 mm 0,004 mm 3,48 MPa 1 068,60 N 2,44 ° 615,18 mm 663,18 mm -13,59 mm 636,35 mm

Position points haut croisillonPosition pointe du rail

Entraxe

Lgrand Lpetit Hauteur

ØOrigineHauteur

Hauteur

Ψ

(X1;Y1)

(X2;Y2)

° d'inclinaison

(X0;Y0)

(X'0;Y'0)

Poids MMT

Tension dans la courroie

Flexion du croisillon

Pointe

du rail

Cinématique Plateau

0,00 mm

100,00 mm

200,00 mm

300,00 mm

400,00 mm

500,00 mm

600,00 mm

700,00 mm

800,00 mm

-200,00

mm

0,00 mm 200,00 mm 400,00 mm 600,00 mm 800,00 mm 1 000,00

mm

Déplacement Horizontal

Dé

pla

ce

me

nt

Ve

rtic

al

Avant Plateau Arrière Plateau (point 2)

18

Conception finale

19

Conception finale

20

Bâti en profilés avec système porte-câbles.

Module d’Accueil

Guirlande porte-câblesEnrouleur

Prévoir un joint tournant

spécifique

Prévoir une deuxième

glissière

21

Ancrage Profilés dans CU

Profilés ITEM ancrés au sol - Calculs de FLAMBAGEvérification flambage

Variables H (Hauteur) 800 mm K (coeff flamb.) 2 (Enc-Libre)

Flambement Flexion pour poutre à plat Flexion pour poutre sur chant

Profilés 8 Masse Rail VerticalCharge critiqueDéformation Enc - Libre App - App Enc - Enc Enc - Libre App - App Enc - Enc Enc-Libre Enc - Enc

120x40 léger 3,48 kg 48 955 N 0,125 µm 17,775 mm 1,111 mm 0,278 mm 1,952 mm 0,122 mm 0,031 mm 2,543 ° 0,636 °

120x40 5,264 kg 94 860 N 0,083 µm 10,817 mm 0,676 mm 0,169 mm 1,334 mm 0,083 mm 0,021 mm 1,313 ° 0,328 °

120x80 léger 6,504 kg 346 489 N 0,067 µm 2,132 mm 0,133 mm 0,033 mm 1,021 mm 0,064 mm 0,016 mm 0,359 ° 0,09 °

120x80 8,648 kg 689 874 N 0,05 µm 1,566 mm 0,098 mm 0,024 mm 0,749 mm 0,047 mm 0,012 mm 0,18 ° 0,045 °

Profilés ITEM ancrés Centre Usinage - Calculs de FlexionVérification flexion bras horizontale

Variables Longueur L 600 mm Hauteur H 600 mm

Flexion pour poutre à plat Flexion pour poutre sur chant

Profilés 8 Masse Rail VerticalEnc - Libre App - App Enc - Enc Enc - Libre App - App Enc - Enc Enc-Libre Enc - Enc

120x40 léger 2,61 kg 7,608 mm 0,475 mm 0,119 mm 0,835 mm 0,052 mm 0,013 mm 2,543 ° 0,636 °

120x40 3,948 kg 4,664 mm 0,291 mm 0,073 mm 0,575 mm 0,036 mm 0,009 mm 1,313 ° 0,328 °

120x80 léger 4,878 kg 0,924 mm 0,058 mm 0,014 mm 0,442 mm 0,028 mm 0,007 mm 0,359 ° 0,09 °




Torsion

Torsion

CU

L

H

h

b

P

R

Nota : Si possible, on

positionne le rail de

façon a aligné le CG

de la MMT avec l'axe

vertical des profilés

ITEM

h

b

H

CU

R

P

bxh

22

RDM Poutres porte-rail

23

Nomenclature

25

Contexte d’utilisation

0°

180°

Bras V22

Arceau (Axe Y)

•Rotation:

0° à 180°en 3s

•Masse du Bras V22:

13kg

•Couple -> Bras V22:

180 Nm

•Moment de

basculement :

5,2 Nm

26

Analyse de l’existant

Moteur Couple ETEL

+ Solution clé en main

- Encombrement Ø300

- Coût 10 000€ - 12 000€

Table rotative

+ Solution clé en main

- Encombrement 300 x 300

- Coût 6 000€ - 8 000€

Solutions inappropriées

Coûts et encombrements trop élevés

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Analyse des projets collectifs

Groupe 1 :

+ Encombrement faible

+ Permet de mettre en

rotation un couple

important

+ Peu coûteux

- Axe de rotation

désaxée

Groupe 2 :

+ Encombrement faible

- Deux pivots

- Coût du système

Groupe 3 + 4 :

Système inadapté à

l’architecture actuelle

de la machine

28

Conception de la liaison pivot

Deux versions :

V22.15 V22.14

29

Première version

Frein

Moteur

Tôle de fixation

Réducteur

30


129 mm 57 mm

Ø138 mm

31

Nomenclature

Numéro Référence Désignation Qté UnitéPoids

unitairePoids total Matière

Prix

unitairePrix

V22.15.1004 Tole de fixation 1 U 0,800 kg 0,800 kg AU4G 100,00 €

CSG-32-160-2UH Réducteur r=160 1 U 0,890 kg 0,890 kg 2 037,00 €

A-5x5x20 NF 27-656 Clavette parallèle, forme A 5x5x20 1 U 0,004 kg 0,004 kg S 235 0,35 €/U 0,35 €

Rondelle 20/6 ep 1,5 1 U 0,004 kg 0,004 kg 1,00 €

CSK268-BT Moteur Pas à Pas 1 U 1,000 kg 1,000 kg 212,00 €/U 212,00 €

BRAKE-BW-1,4-6,3 Frein 1 U 0,500 kg 0,500 kg 80,90 €/U 80,90 €

vis iso4762 m6x16-10.9 Vis CHC M6 L16 16 U 0,005 kg 0,080 kg 0,10 €/U 1,60 €

DH5-22/B Goupille pleine Ø5 L22 2 U 0,003 kg 0,006 kg 0,17 €/U 0,34 €

3,284 kg TOTAL HT 2 433,19 €

+ taxe

19,6%2 910,10 €

32

Choix du réducteur

Cartouche Harmonic Drive

•Ref : CSG-32-160-2UH

•Prix : 2 037 €

•Rapport de réduction : 160

•Couple max à 2 000 tr/mn : 180 Nm

•Couple nominal de sortie : 281 Nm

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Choix du moteur

Moteur OrientalMotor

•Ref : CSK268-BT

•Prix : 212 € (électronique inclus)

•Couple de maintien: 1,35 Nm

•Électronique 24 VDC

•Moteur identique chez NANOTEC

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Choix du frein

Frein NANOTEC

•Brake-BW-1,4-6,3

•Prix : 80,90 €

•Couple de maintien: 1,4 Nm

-Débrayage / Embrayage : 35 ms / 25 ms

35

Première version

Frein

Moteur

Tôle de fixation

Réducteur

36

Deuxième version

37

Vue éclatée

FlasqueTôle de fixation

Moteur

Réducteur

Carter

Frein

Boîtier de

roulement

Roulement

Axe

38


128 mm

min. 15 mm

Max. 63 mm

39

Nomenclature

Numéro Fabricant Référence Désignation Qté UnitéPoids

unitairePoids total Matière

Prix

unitairePrix

1 V22.14.1001 Carter 1 U 0,950 kg 0,950 kg AU4G 250,00 €

2 V22.14.1002 Flasque 1 U 0,320 kg 0,320 kg AU4G 150,00 €

3 V22.14.1003 Axe 1 U 0,400 kg 0,400 kg E 295 180,00 €

4 V22.14.1004 Tole de fixation 1 U 0,800 kg 0,800 kg AU4G 100,00 €

5 V22.13.1006 Boitier de roulement 1 U 0,040 kg 0,040 kg E 295 130,00 €

6 SKF QJ 205 MA Roulement 4 points 1 U 0,160 kg 0,160 kg 50,00 €

7 Harmonic drive CSG-32-160-2A-GR Réducteur r=160 1 U 0,890 kg 0,890 kg 1 783,00 €

8 HPC A-5x5x20 NF 27-656 Clavette parallèle, forme A 5x5x20 1 U 0,004 kg 0,004 kg 0,35 €/U 0,35 €

9 Rondelle 20/6 ep 1,5 1 U 0,004 kg 0,004 kg S 235 1,00 €

10 Oriental motor CSK268-BT Moteur Pas à Pas 1 U 1,000 kg 1,000 kg 212,00 €/U 212,00 €

11 Nanotec BRAKE-BW-1,4-6,3 Frein 1 U 0,500 kg 0,500 kg 80,90 €/U 80,90 €

12 vis iso7380 m5x25-8.8 Vis BHC M5 L25 16 U 0,005 kg 0,080 kg 0,10 €/U 1,60 €

13 vis iso4762 m8x12-8.8 Vis CHC M8 L12 8 U 0,012 kg 0,096 kg 0,10 €/U 0,77 €




17 HPC DH5-22/B Goupille pleine Ø5 L22 4 U 0,003 kg 0,012 kg 0,17 €/U 0,68 €

18 vis nf e27m5x16-8.8 Vis FHC M5 L16 8 U 0,003 kg 0,024 kg 0,08 €/U 0,64 €

5,328 kg TOTAL HT 2 941,60 €

+ taxe

19,6%3 518,16 €

40


41

Axe

Épaulement bague du

roulement

2 x M8 Fixation Bras

V22

Méplats

8 x M8 Fixation

au réducteur

2 pions de centrage

Axe:

•Critère dimensionnent :

Couple à transmettre

•Torsion:

D≥18

D = 25 mm

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Roulement 4 points

Roulement SKF

•Ref : QJ 205 MA

•Charges Dynamique : 27 kN

•Charges Statique : 21,2 kN

•Vitesse limite : 22 000 tr/min

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Montage du roulement

Boîtier de roulement

Axe

Roulement 4 points

Arrêts en translation

44

Carter

Fixation du réducteur

Fixation de la tôle

ou du flasque

Fixation Boîtier de roulement

45

Deuxième version

46

Merci de votre attention.

stephan donati, maxime martini

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