SCT Activité de fabrication d un mécanisme à croix de Malte. Cahier de l élève

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Nadine Lacroix
il y a 7 ans
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1 SCT Activité de fabrication d un mécanisme à croix de Malte Cahier de l élève NOM : ENSEIGNANT : DATE :

2 Présentation La croix de Malte est un dispositif mécanique permettant de transformer un mouvement de rotation continu en une rotation saccadée. Son nom provient de sa ressemblance avec la croix de Malte (, symbole de l'ordre de Malte). En anglais et en espagnol, ce mécanisme tire son nom la ville de Genève (Geneva drive, Rueda de Ginebra). Il est notamment utilisé dans les projecteurs de cinéma pour l'avance de la pellicule qui doit s'arrêter à chaque image devant la lampe, et les compteurs mécaniques (kilométrage automobile, consommation d'eau, de gaz, etc.) où il garantit l'alignement des chiffres et leur basculement à chaque retenue. L'inventeur Jules Carpentier en France, qui travaillait avec les frères Lumière, et Oskar Messter, l'un des pionniers du cinéma allemand, ont fait breveter des appareils à croix de Malte dès Mais c'est la croix de Malte de Pierre-Victor Continsouza qui fut ensuite la plus largement utilisée dans les appareils cinématographiques. On retrouve également ce mécanisme dans des machines mettant en œuvre un transfert de produit avec la nécessité d'un temps d'attente au moment de l'introduction de celui-ci (ce que le système bielle-manivelle ne permet pas). Par exemple, on le retrouve à la base de mouvements utilisés sur des machines de conditionnement : les produits sont introduits dans un magasin d'alimentation suivant une quantité prédéfinie (phase d'arrêt), puis sont enveloppés pendant le mouvement de transfert (phase en mouvement). Le fonctionnement du mécanisme à croix de malte est le suivant un cylindre tourne de manière continue, avec une vitesse régulière, et porte un doigt. Le doigt pénètre dans une rainure de la croix de malte, provoquant sa rotation d'un n e de tour, où n est le nombre de rainures de la croix. Puis, le doigt sort de la rainure, le cylindre moteur continue sa course tandis que la croix de malte reste immobile. Le cylindre central, partiellement évidé, est complémentaire de l'arrondi de la croix de malte ; ceci sert à stabiliser la position du dispositif lorsque le doigt n'est pas engagé dans une rainure. Source : Wikipedia ( Page consultée le 22 août 2

3 Fabrication d un mécanisme à croix de Malte Objectifs Se familiariser avec les outils disponibles en atelier. S initier à l usinage de précision. Utiliser les outils de manière sécuritaire. Analyser le fonctionnement d un mécanisme afin de prévoir les dimensions d une pièce. Utiliser ses connaissances mathématiques dans un projet de fabrication technologique. Présentation de l activité Un mécanisme à croix de Malte permet de transformer un mouvement rotatif continu en un mécanisme rotatif intermittent. À la fin de l activité de fabrication, le mécanisme devrait ressembler à ceux de l image ci-dessous : Croix de Malte à 6 temps Croix de Malte à 5 temps 3

4 Matériel # Matériel Quantité requise Spécifications à l achat Prix à l achat Prix de revient approx 1 Pièce de Masonite 1/8 8 x 8 1 feuille (4 x 8 ) 12,95 $ 18 (plaque de montage) 2 Pièce de Masonite 1/8 4 x Planche de peuplier de 3 1/2" par ½ 5 3 ½ x ½ x 48 4,95 $ 55 4 Goujon rond Ǿ 1/4" 3 Ǿ 1/4" x 48 0,57 $ 4 5 Goujon rond Ǿ 3/16" 1 Ǿ 3/16" x 48 0,57 $ 2 6 Goujon carré ½ x ½ 2 ½ x ½ x 48 1,20 $ 3 7 Vis à machine (t. ronde) ¼ x 20 x Boîte de 100 4,99 $ 5 8 Écrou de blocage (Nylon) ¼ x 20 1 Boîte de 100 6,00 $ 6 Total (approx.) 1 $ Outils à utiliser 1. Tournevis 2. Clé à molette ou 7/16 3. Règle 4. Crayon 5. Rapporteur d angles 6. Compas 7. Scie japonaise 8. Lime plate 9. Bloc de sablage 10. Ensemble de scies-cloches 11. Ensemble de mèches Forstner 10. Ensemble de mèches à bois et métal 11. Perceuse à colonne 12. Étau Étapes de conception 1- Avant de débuter votre projet, nous vous suggérons de visionner une vidéo dont le lien vous est donné ci-dessous. Cette courte animation vous permettra de visualiser les pièces et le fonctionnement du mécanisme. Au besoin, il vous sera possible de revoir la vidéo à votre guise lors des étapes de conception et de fabrication de votre mécanisme 2- Déterminez les dimensions et paramètres (nombre de rainures) des différentes pièces de votre mécanisme et, au besoin, faites un croquis. 3- Faites une première lecture des Étapes de Fabrication de manière à visualiser le travail que vous aurez à faire. 4

5 Étapes de fabrication 1- Découpez les disques #1, #2(facultatif), #3 et #4 en utilisant les différents formats d emportepièce. 2- Fabrication de la roue à croix de Malte Disque #1: Sert de base au façonnement de la roue à croix de Malte. Tiré de la planche de peuplier de 1/2" d épaisseur. Disque #2: Sert à espacer la roue à croix de Malte de la plaque de support afin qu elle demeure alignée avec le galet d entraînement. On peut le tirer de la pièce de Masonite de 4 x 8 ou employer des rondelles de métal. Disque #3: Sert de support au galet d entraînement et à sa goupille. Tiré de la pièce de Masonite de 4 x 8. Disque #4 : Sert de base au façonnement du galet d entraînement. Tiré de la planche de peuplier de 1/2" d épaisseur. Goupille d entraînement Au moyen d une règle et d un rapporteur d angles, divisez la roue en autant de secteurs qu il y a de rainures et d arcs de blocage. Par exemple, une roue à 4 rainures nécessitera 8 secteurs de 45 degrés puisqu elle présentera également 4 arcs de blocage (4 + 4 = 8). Une roue à 5 rainures nécessitera 10 secteurs de 36 degrés, une roue à 6 rainures nécessitera 12 secteurs de 30 degrés etc. Note : s il y a congestion à la perceuse à colonne, vous pouvez tracer les secteurs sur la planche et découper la rondelle par la suite. Reliez le disque de base à une pièce de rebut en utilisant le trou central créé par l emportepièce. Pour cela, utilisez un ensemble écrouboulon de 1/4" (ou dont le diamètre devrait correspond au trou central). Serrez suffisamment mais pas trop de manière à conserver la possibilité de faire tourner la roue à la main. 5

6 Fixez la base de l ensemble sur le plateau de la perceuse à colonne de manière à permettre la formation des arcs de blocage. Pour réaliser les arcs, employez une mèche Forstner ou un emporte-pièce de dimension appropriée 1. En tournant la roue, il vous sera possible de les façonner de manière précise. Si désiré, vous pouvez planter un petit clou à finir adjacent à l extrémité opposée du diamètre. De cette manière, vous aurez une «aiguille» qui vous permettra de positionner précisément la roue lors de la formation des arcs. N oubliez pas que les arcs de blocage sont séparés par une rainure! Pour le découpage des rainures, commencez par façonner l extrémité intérieure en perçant un trou au moyen d un forêt de la dimension appropriée. Pour se faire, employez le montage et la stratégie décrite pour le façonnage des arcs. En déplaçant votre montage sur le plateau de la perceuse à colonne, il vous sera possible de percer d autres trous permettant de dégrossir la rainure que vous finirez à la scie japonaise. Pour terminer, employez une lime plate pour élargir ou égaliser les rainures. Il vous reste à adoucir les bords de votre pièce au moyen d un papier sablé. Et voila! 6

7 3- Fabrication du galet d entraînement Puisque le rayon de l arc du galet d entraînement correspond à celui de la roue à croix de Malte, ce dernier peut être obtenu à partir de la pièce de bois qui a servi à la découper. En utilisant un emporte-pièce de la dimension appropriée, il suffit de le positionner sur le pourtour du trou de manière à extraire un «croissant de lune» de la dimension voulue. 4- Fabrication des autres pièces Les autres pièces à fabriquer sont : Goupille d entraînement : Un goujon rond de 3/16 d une longueur de ¾. Poignée de manivelle : Un goujon rond de ¼ d une longueur de 1 3/4" Axe de manivelle : Un goujon carré de ½ x ½ d une longueur de 1 ¾ percé aux deux extrémités par un forêt de ¼ Axe du galet d entraînement : Un goujon rond de ¼ d une longueur de 1 1/4 Poignée de manivelle Axe de manivelle Axe du galet d entraînement Il ne vous reste qu à assembler le tout sur votre plaque de montage!! 7

n = nombre de rainures p = diamètre de la goupille d entraînement t = tolérance c = distance au centre = a / sin (180/n)

8 Dimensions Roue à croix de malt Galet d entraînement a = distance entre le centre du galet et le centre de la goupille d entraînement. n = nombre de rainures p = diamètre de la goupille d entraînement t = tolérance c = distance au centre = a / sin (180/n) b = rayon de la roue = c2 a2 s = longueur de la rainure = (a + b) c w = largeur de la rainure= p + t y = rayon de l arc de blocage = a z = rayon du galet d entraînement = y - t v = arc de tolérance = bz/a Attention Même distance 8

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