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Stephan DONATI, Maxime MARTINI
Soutenance
INSA Lyon – PFE AZERIS – 26 juin 2007
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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
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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
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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
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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
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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
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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 €
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Solution HEPCO
Chariot motorisé par crémaillère
Poussée : 775 N
Vitesse : 200 mm/s
Compacité élevé
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Solution HEPCO
2 possibilités de montage du chariot
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Solution HEPCO
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Positionnement du Module
X
Fixation de type siège bébé
ou échafaudage suspendu :
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Positionnement du Module
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
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Positionnement du Module
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Positionnement du Module
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Conception du Module
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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)
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Conception finale
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Conception finale
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Bâti en profilés avec système porte-câbles.
Module d’Accueil
Guirlande porte-câblesEnrouleur
Prévoir un joint tournant
spécifique
Prévoir une deuxième
glissière
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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 °
120x80 6,486 kg 0,685 mm 0,043 mm 0,011 mm 0,327 mm 0,02 mm 0,005 mm 0,18 ° 0,045 °
40x40 1,482 kg 13,118 mm 0,82 mm 0,205 mm 13,118 mm 0,82 mm 0,205 mm 23,904 ° 5,976 °
80x40 1,824 kg 6,828 mm 0,427 mm 0,107 mm 1,813 mm 0,113 mm 0,028 mm 2,214 ° 0,553 °
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
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RDM Poutres porte-rail
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Nomenclature
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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
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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
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Conception de la liaison pivot
Deux versions :
V22.15 V22.14
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Première version
Frein
Moteur
Tôle de fixation
Réducteur
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Conception de la liaison pivot
129 mm 57 mm
Ø138 mm
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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 €
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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
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Première version
Frein
Moteur
Tôle de fixation
Réducteur
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Deuxième version
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Vue éclatée
FlasqueTôle de fixation
Moteur
Réducteur
Carter
Frein
Boîtier de
roulement
Roulement
Axe
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Conception de la liaison pivot
128 mm
min. 15 mm
Max. 63 mm
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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 €
14 vis iso4762 m5x12-8.8 Vis CHC M5 L12 1 U 0,004 kg 0,004 kg 0,06 €/U 0,06 €
15 vis iso4762 m5x16-8.8 Vis CHC M5 L16 8 U 0,004 kg 0,032 kg 0,05 €/U 0,39 €
16 vis iso4762 m4x12-8.8 Vis CHC M4 L12 4 U 0,003 kg 0,012 kg 0,05 €/U 0,22 €
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
Conception de la liaison pivot
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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
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Carter
Fixation du réducteur
Fixation de la tôle
ou du flasque
Fixation Boîtier de roulement
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Deuxième version
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Merci de votre attention.