UNIVERSITÉ DE TECHNOLOGIE COMPIÈGNE

Avancement de Projet:

Développement d’un banc-test de

caractérisation d’émission de nanoparticules

par usure abrasive

Ballon Damien, Drouot Jérémy, Lemullois Sébastien, Nasr JadSadoun Redha, Sawma Bassel, Song Mengdi, Etudiants Master Sym

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Damien BALLON

Jérémy DROUOT

Sébastien LEMULLOIS

Jad NASR

Redha SADOUN

Bassel SAWMA

Mengdi SONG

/ 12 2

Equipe DSP / micro-contrôleur :

Introduction

Introduction

Jérémy DROUOT

Mengdi SONG

Equipe capteur :

Jad NASR

Equipe structure mécanique :

Bassel SAWMA

Redha SADOUN

Equipe moteur : Damien BALLON

Sébastien LEMULLOIS

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/ 12 3 Introduction

Introduction

• Retour sur le Cahier des Charges :

o Couple de Matériaux

o Abrasion

o Fiable et Répétable

o Environnement confiné : Taille

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/ 12 Schéma cinématique du banc-test

Schéma cinématique du banc-test:

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/ 12 Nomenclature 5

Profilés Porte échantillon

Glissière

Arbre cannelé

Porte outil

Support moteur

Bielle-manivelle

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/ 12 Présentation des pièces

• Porte outil : C’est une pièce en aluminium qui permet de fixer et de démonter

la lame de scie facilement

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/ 12 Présentation des pièces 7

Glissière linéaire:

Entreprise: KETTERER

• Support du moteur .

Calcul: r=0.01m

Vmax=0.02m/s

Bielle-manivelle:

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/ 12 Présentation des pièces

• Arbre cannelé: Cet arbre dois être modifié pour l’assembler avec le porte outil et l’axe de la

bielle.

• modification

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Moyeu cannelé:

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/ 12 Présentation des pièces 9

Profilés: Equerre de fixation Equerre de fixation

Entreprise: RexrothBOSCHFixation de l’échantillon

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/ 12 Liste des pièces

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Numéro Désignation Acheter/Usiner Type Nombre de pièces

Prix

1 Profilés Acheter 20x20 2NVS 2 18.48€

2 Arbre cannelé Acheter DIN ISO14-BC45 étiré

1 17.28€

3 Moyeu cannelé Acheter DIN ISO14-F Bronze Rg7

4 49.25€

4 Bielle-manivelle Usiner 1

5 Glissière Acheter Linear drive 4613

2 95.52€

6 Fixation de l’échantillon

Usiner 1

7 Porte outil Usiner 1

8 Support moteur Usiner 1

9 Equerre Acheter Rainure 6mm 16 2.39€

10 vis Acheter R6 M4x20 52 0.61€

11 Lame de scie Acheter Réf. 131317 1 2.63€

Prix total 400.87€

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Moteur de translation verticale :- Vitesse d’approche / de retrait (0,06m/s)- Vitesse d’usinage - Efforts sur l’échantillon lors de l’usinage (30N)

Moteur de mouvement de l’outil (usinage de l’échantillon) :- Vitesse d’usinage (60tr/min)- Effort d’usinage (300N)

1

2

1

2

CINEMATIQUE DU BANC

Actionneurs 11

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/ 12 Actionneurs

vitesse linéaire max 0,06 m/s

masse porte-outil 1,77 kgmasse paliers 1,35 kgmasse (moteur + reducteur) 0,273 kgmasse totale 3,393 kg

efforts poids 33,29 N

pas 0,002 mrendement vis-écrou 0,8Inertie vis 1,80E-05 kg.m²

couple 0,013 Nmvitesse de rotation 188,50 rd/s

1800 tr/min

Puissance 2,50 W

puissance moteur 15 Wmoteur EC32 flat ref. 267121

couple nominal 0,024 Nm

poids 0,091 Kgdiamètre 32 mmlongueur 16 mm

Prixmoteur 115,47 €électronique (DECV_50-5) 135,73 €TOTAL 251,20 €

MOUVEMENT VERTICALCalcul des caractéristiques Moteur Brushless sélectionné

Calcul

Données

Données constructeur

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/ 12 Actionneurs

Calcul des caractéristiques Moteur Brushless sélectionnérayon manivelle 0,010 mtemps aller-retour 1 srendement bielle manivelle 0,8masse porte outil 1,77 kg

effort usinage 300 Neffort frottement 6 Nefforts 306 N

vitesse linéaire max 0,06 m/saccélération max 0,39 m/s²

efforts inertiels 0,70 N

couple 3,83 Nmvitesse manivelle 6,28 rd/s

60 tr/mnpuissance 24,09 W

puissance moteur 30 W

moteurECflat45-24V ref.339281

couple nominal 0,0588 Nmréducteur GP-42 C ref. 203126

rapport 113  Nbr étage 3  

rendement 0,72  Dimensions Moto-réducteur

poids 0,273 Kgdiamètre 32 mmlongueur 98,3 mm

 

Prixmoteur 56,27 €réducteur 188,53 €ensemble motoréducteur 244,8 €électronique (DECV_50-5) 135,73 €TOTAL 380,53 €

MOUVEMENT HORIZONTAL13

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RESUME

• Coût total: 631,73€ HT (prix catalogue Maxon)• Réserve de couple :

– 45,8% pour le mouvement vertical– 17,8% pour le mouvement horizontal

• Absence de balais mécanique mais essai moteur pour vérification• En cas de problème d’échauffement, ajouter un réducteur

Moteur Brushless plat Moteur Brushless standard

Actionneurs 14

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/ 12 Capteurs 15

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/ 12 Capteurs 16

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Capteurs de proximité inductifs (158470-62)

• Détecte tous les métaux à une distance définie• Détection => sortie PNP activée• Fonctionnement fiable dans un lieu poussiéreux, sale, humide ou exposé aux vibrations• Boîtier acier, dimension : 51 mm• Tension d’alimentation : 10 - 30 V DC• Courant en sortie -> 200 mA• Prix: 19.08€

Capteurs 17

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Capteur à réflexion (OPB725A-18Z)

• Emetteur (LED) / Recepteur (photo transistor) • Distance de detection nominale 0 → 24 inch• Détection => sortie NPN activée (Low Voltage)• fonctionnement dans un environnement poussiéreux• Tension d’alimentation 18 → 24V• Tension en sortie -> 0.8 V• Prix: 23,82 €

Capteurs 18

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/ 12 Présentation DSP

Description de DSP :

•Modèle : TMS320C2812

•Les sorties PWM : 12 x 16bits

•La taille mémoire disponible : 128k ROM 32k RAM

•L’interface d’utilisation : C/C++ Matlab Simulink

•Tarif de devis : 415 euros

Commenté chez

A la suite de l’étude comparative entre 2 microprocesseurs, nous avons décidé de choisir un DSP pour le projet

Carte DSP

Exemple : Interface Client

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/ 12 Conseils de programmation

• Programmation temps réel

• Trois phases à prendre en compte :o Phase d’approche.

_ Moteur assurant le mouvement vertical_ Asservissement en vitesse_ Capteurs de position milieu

o Phase d’usinage._ Les deux Moteurs fonctionnent_ Asservissement en vitesse et en couple pour le moteur vertical_ Capteurs de buté basse et capteurs de force

o Phase de retour._ Moteur assurant le mouvement vertical_ Asservissement en vitesse_ Capteurs de buté haute

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/ 12 Conseils de Programmation

• Différents types d’interruptions

• Circuits de protection analogique (mesures)

• Circuits d’amplification des consignes

• Gestion des arrêts d’urgence

• Amélioration à apporter

• Evaluation de l’installation : environ 500 €

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/ 12 Conclusion 22

• Difficulté Majeur :Manque de temps

• Actions restantes à mener :• Concevoir les fixations et les accouplements des moteurs• Implantation des Capteurs et chemins de câbles• Test d’émission de nanoparticules des moteurs• Mise en place de l’électronique analogique de protection• Mise en place de l’interface homme/machine

• Expériences enrichissantes