TP sur le vérin de la plate forme 6 axes Etude structurelle d'un vérin

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1 PSI* 13/01/07 Lycée P.Corneille TPVERIN1.DOC TP sur le vérin de la plate forme 6 axes Etude structurelle d'un vérin Objectif : on souhaite analyser la structure de la partie opérative du vérin de la plate forme et plus particulièrement les chaînes de mesure intervenant dans l'asservissement de position. Vous disposez : de la mallette contenant le vérin démonté d'un dossier technique (à la fin du classeur) du livre Sciences et Technologies Industrielles d'un multimètre un tachymètre à contact une alimentation de 12 V d'un réglet et d'un pied à coulisse Attention : manipulez les pièces avec précaution et rangez systématiquement chaque pièce dans son logement afin d'éviter pertes ou casse!!! Un vérin à vis est un mécanisme de transmission de puissance, il permet la transformation d'un mouvement de rotation continu en un mouvement de translation continu. La figure 1 ci-dessous montre les principaux éléments d'un des 6 axes à vérin équipant la plate forme 6 axes. Il constitue la Partie Opérative d'une des 6 chaînes fonctionnelles asservies en position pour commander le positionnement de la plate forme. La rotation de la vis (5) est obtenue à partir du moto-réducteur (21). Le moteur est un moteur à courant continu de 5 W.. Le réducteur planétaire (ou épicycloïdale) présente un rapport de réduction de 1/19,4. Le système vis-écrou Bague support (16) 6 comporte une vis en acier et un écrou revêtu de Téflon. Corps de vérin (11) 2 8 Rotule supérieure (10) Le contrôle de la position de la tige est réalisée à partir d'un capteur potentiométrique monotour (22) qui fourni une tension analogique image de la position. Il est alimenté sous une tension de 12V. Figure 1 : Architecture d'un vérin Support de codeur (14) 1 Codeur (15) 22 Roue (5) Support moteur (12) Rotule inférieure (13) 9 Tige de vérin (9) 4 Tige de guidage (8) 7 Ecrou (7) Vis (6) 6 Vis (4) 15 Réducteur (3) + Moteur (1) 21 Dynamo tachymétrique (2)

2 Chaîne de transmission de puissance. 1.1) hyperstaticité. A partir du dessin d'ensemble et des différentes pièces du mécanisme, construire le schéma cinématique du vérin faisant apparaître le classe d'équivalence suivantes: ( );(5+10+arbre de sortie motoréducteur);(4) On supposera dans un premier temps que le stator du moteur est rigidement lié au tube 3 via le support 12. Déterminez dans ce cas le degré d'hyperstaticité h. Analysez finement les degrés de liberté de la liaison stator moteur / support 12. En déduire une modélisation possible et la nouvelle valeur de h. Conclure sur l'intérêt de cette liaison. Proposez une autre solution pour laquelle le stator du moteur est rigidement lié au tube 3 mais où l'on change l'accouplement 10 entre les deux arbres. (Voir page 391 du livre Sciences et Technologies Industrielles, le chapitre sur les accouplement d'arbres). 1.2) caractéristiques du système vis écrou. Déterminez le pas du système vis écrou avec une précision au 1/10 de mm. Mesurez maintenant la distance entre deux filets consécutifs. Retrouvez vous le pas? Pourquoi? Évaluez la course du vérin ainsi que le nombre de tours de vis qui correspond. On dit d'un système vis écrou qu'il est réversible lorsque la transmission du mouvement peut se faire dans les 2 sens : Translation écrou à Rotation vis Rotation visà Translation écrou Vérifiez si ce système est réversible. Rapplez quels sont les paramètres qui déterminent la réversibilité d'un système vis écrou? Système de captage de la position. Vérifiez à l'aide d'un multimètre que le potentiomètre est effectivement monotour. En déduire le rapport de réduction minimale à installer entre la vis 7 et la roue du capteur. Vérifiez sur le système que le rapport de réduction effectif convient. Justifiez la présence du ressort 14. Expliquez pourquoi il est nécessaire de positionner correctement le zéro du capteur au montage. Proposez une méthodologie pour effectuer ce réglage lors du montage.

3 Modélisation par schéma bloc. L'asservissement en position est basé sur une double boucle de correction (asservissement en cascade). La boucle externe est la boucle d'asservissement en position. A l'intérieur de cette boucle on a une boucle d'asservissement en vitesse dont la consigne est proportionnelle à l'erreur de position. Donc plus on est loin de la consigne, plus le système sera contraint de s'en rapprocher vite! Xc K Uc + - U Cp Vc + - V Cv tension Moto réducteur Ωvis θvis intégrateur vis écrou X Chaîne de mesure de la vitesse Chaîne de mesure de la position Ce type de régulation est plus performant car plus rapide et plus stable qu'une correction classique. Détaillez les différents blocs qui interviennent dans les deux chaînes de rétroaction et donnez le gain statique d un maximum de ces blocs (des manipulations s'imposent!).

4 DOSSIER TECHNIQUE A-A A A L Figure 2 : Plan d'ensemble d'un vérin

5 DOSSIER TECHNIQUE Figure 3 : Détail du montage du capteur absolu Figure 4 : Détail de montage des roulements

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