ENONCE SUJET. Usage de la calculatrice interdit

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1 CONCOURS COMMUN 2006 DES ECOLES DES MINES D ALBI, ALES, DOUAI, NANTES Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu Filièe PCSI, option PSI Vendedi 12 mai 2006 de 8h00 à 12h00 Instuctions généales : ENONCE SUJET Vous devez véifie que les documents emis compennent : Un énoncé de sujet pages 1 à 12 Les documents annexes DOCUMENTS 1 à 10 Un document éponse pages 1 à 16 Usage de la calculatice intedit Vous devez éponde aux questions en utilisant le document éponse. Aucun aute document ne sea accepté. Attention : Vous devez impéativement inscie vote code candidat su chaque page du document éponse. En fin d épeuve, vous ne devez ende que le document éponse su lequel vous auez collé l étiquette coespondante. Instuctions paticulièes : Il est fotement conseillé au candidat de lie la totalité du sujet avant de compose. Toutes les paties sont indépendantes ( elles peuvent ête taitées dans n impote quel ode ). La épatition du temps à consace à chaque patie est envion la suivante : Lectue du sujet : 20 mn Patie A : 40 mn Patie B : 20 mn Patie C : 40 mn Patie D : 40 mn Patie E : 40 mn Patie F : 40 mm AUCUN DOCUMENT N EST AUTORISE Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 1/12

2 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 2/12

3 A PRESENTATION GENERALE A 1. Mise en situation ( voi DOCUMENT 1 ) La société John Deee conçoit et fabique du matéiel agicole. L usine, située dans le Loiet, est chagée de la fabication et du montage des moteus Diesel de 3, 4, ou 6 cylindes. Les photos (voi figues 1 doc 1) montent la chaîne d assemblage des moteus, ceux-ci étant maintenus su des balancelles. La pièce qui a pou fonction pincipale de collecte les gaz d échappement issus des cylindes pou les envoye ves le pot d échappement s appelle le collecteu d échappement. Le sujet a pou thème l étude du poste de dépose du joint liquide su le collecteu d échappement du moteu. A 2. Machine de dépose de joint liquide ( voi DOCUMENTS 1 et 2 ) Initialement, l étanchéité aux gaz d échappement ente le moteu et le collecteu d échappement était éalisée pa des joints métalliques. Leu mise en place était compliquée, l étanchéité n était pas optimale. C est pouquoi, apès plusieus essais, la société John Deee a souhaité applique un nouveau pocédé d étanchéité éalisé pa la dépose d un joint liquide effectué su une machine de dépose automatisée. Ces joints sont 10 fois moins onéeux, sont plus efficaces, et nécessitent une moins bonne qualité de suface des zones de contact ente moteu et collecteu.(figue 2 document 1) A 3. Fonctionnement du poste de dépose de joint liquide : ( DOC 1, 2, 3, 4, 5 ) 1. L opéateu pend le collecteu (3, 4, ou 6 cylindes) coespondant au moteu aivé au poste, pend une pige dans le magasin (fig 5 doc 3) et il place une pige de maintien su le montage en face de chacun des deux tous suivants du collecteu : (voi figue 3 doc 1) Une pige commune en face du tou epéé en ouge Une pige en face du tou coespondant au type de collecteu : - 3 cylindes : tou epéé en jaune - 4 cylindes : tou epéé en bleu - 6 cylindes : tou epéé en violet 2. L opéateu fixe le collecteu dans la machine de dépose en le positionnant su les 2 piges et en le fixant à l aide du système de maintien, en agissant su la poignée ouge (côté gauche) ou noie (côté doit) (voi figue 6 doc 3). Cahie des chages n 1 : Collecteu 3 cylindes 3. L opéateu fait pivote manuellement la table (fig 4 doc 2 et fig 7 doc 3) pou place le collecteu coté dépose du joint sous le obot. Une butée éalise la fin de couse qui est détectée pa un capteu de position (éceptivité :b). Ce capteu déclenche la sotie de tige Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 3/12

4 d un véin d indexage qui veouille le plateau (fig 7 doc 3). Un capteu photoélectique détecte la pésence du collecteu du côté dépose (éceptivité : c). (fig 4 doc 2) 4. Le cycle de dépose de joint liquide peut commence si l opéateu appuie su le bouton dépat de cycle du obot (éceptivité:dcy), si le véin d indexage a sa tige sotie (éceptivité : is) et si le capteu photoélectique de pésence détecte un collecteu d échappement du côté dépose du joint liquide (éceptivité : c). Alos l automate pogammable gèe ce cycle et commande le obot 6 axes. 5. Le obot se déplace ves le pemie tou (pige commune ouge et coodonnées connues et identiques quel que soit le type de collecteu). C est l action : déplace obot tajectoie 1. (voi figues 9 et 10 doc 4) L extémité du bas du obot ente dans le pemie tou et un capteu de métaux détecte la pésence de métal au fond du pemie tou (tous les tous sont bognes). La éceptivité est notée : p (pésence de métal). (voi figues 8 doc 3) 6. Si p est vaie, l extémité du obot se diige ves le pemie point du cecle à décie. C est l action déplace obot tajectoie 2. Un capteu de distance situé su la tête de dépose détecte la suface plane su laquelle on dépose le joint liquide : sa éceptivité d est vaie si la distance ente la suface de dépose et la buse vaut 1 ± 0,1 mm. Losque d est vaie, le cycle de dépose du joint liquide peut commence : action déplace obot tajectoie 3. L automate gèe alos les mouvements du obot et l aivée du joint pa la buse. On n étudiea pas la commande de cet automate. 7. Au cous de cette étape, la buse dépose le joint autou des 3 pemies tous. La fin de cette opéation est signalée pa la éceptivité : fin 3 cylindes. Le obot evient alos en position initiale (pi) et la tige du véin d indexage est entée (i). L opéateu dépose le collecteu pécédemment muni de joint liquide. Cette étape maque la fin du gafcet donné su le doc 5 dans le cas d une séie de collecteus 3 cylindes. Complément au cahie des chages n 1 : 8. Dans le cas d une dépose de joint liquide su une séie de collecteus de type 3, 4 ou 6 cylindes, le obot ne evient pas en position initiale à l étape 8, mais se diige alos ves le quatième tou éventuel : c est l action déplace obot tajectoie 4. La fin de cette action est définie pa la éceptivité : fin tajectoie 4. Si aucune matièe n est détectée pa le capteu de métal ( p ), c est que l on est en pésence d un collecteu 3 cylindes. Le obot evient alos en position initiale (pi) et la tige du véin d indexage est entée (i). L opéateu fait pivote la table manuellement d un demi-tou, il dépose le collecteu. Comme pou le pemie tou, si le capteu détecte la matièe au fond du tou, la éceptivité p est vaie. L extémité du obot se diige alos ves le pemie point du 4 ème cecle à décie. C est l action déplace obot tajectoie 5. Losque d est vaie, le cycle de dépose du joint liquide peut commence : action déplace obot tajectoie 6. L automate gèe alos les mouvements du obot et l aivée du joint pa la buse. Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 4/12

5 9. La fin de l opéation pécédente est signalée pa la éceptivité : fin 4 cylindes. Le obot se diige alos ves le cinquième tou éventuel: c est l action déplace obot tajectoie 7. La fin de cette action est définie pa la éceptivité : fin tajectoie 7. Comme pou le pemie tou, si le capteu détecte la matièe au fond du tou, la éceptivité p est vaie. L extémité du obot se diige ves le pemie point du 5 ème cecle à décie. C est l action déplace obot tajectoie 8. Losque d est vaie, le cycle de dépose du joint liquide peut commence : action déplace obot tajectoie 9. L automate gèe alos les mouvements du obot et l aivée du joint pa la buse, et le joint est alos déposé autou des tous 5 et 6. La fin de cette opéation est signalée pa la éceptivité : fin 6 cylindes. Le obot evient alos en position initiale (pi), la tige du véin d indexage est entée (i). L opéateu fait pivote la table manuellement d un demi-tou, il dépose le collecteu.. Si aucune matièe n est détectée pa le capteu de métal, c est que l on est en pésence d un collecteu 4 cylindes. Le cycle s aête alos, Le obot evient alos en position initiale (pi) et la tige du véin d indexage est entée (i). L opéateu dépose le collecteu pécédemment muni de joint liquide pêt à ête monté su le moteu. Question A1 : La fome du joint n est pas pafaitement ciculaie, su les schémas donnés figues 9, 10 et 11 doc 4. Compae la distance «b» d une fome ciculaie de joint et la distance «a» d une fome de joint adoptée pa John Deee, et compae les zones de ecouvement du joint : Pou quelle(s) aison(s) donne-t-on au joint cette fome là? Donne au moins une aison. On donne su le document 5, le gafcet elatif au cahie des chages n 1. Question A2 : Compléte les éceptivités t 45 et t 67 du gafcet du cahie des chages n 1, donné su le document éponse, elatif à la dépose d un joint liquide su un collecteu 3 cylindes. Question A3 : Compléte l action de l étape 5. Question A4 : Si le obot evient en position initiale immédiatement apès la dépose de joint liquide, le joint n a pas le temps de séche avant le montage du collecteu su le bloc-moteu, et il s en suit des poblèmes de fiabilité. Modifie le gafcet du cahie des chages n 1 de manièe à pende en compte un temps de séchage du joint liquide de 15 s. Question A5 : Compléte le gafcet du document éponse de manièe à pende en compte le fonctionnement elatif à la dépose d un joint liquide su des collecteus de type 3, 4 ou 6 cylindes, en appot avec le complément au cahie des chages n 1. Ne pas pende en compte le séchage du joint liquide. Rappel : on ne s intéesse pas à la pogammation de chaque tajectoie, ni à l aivée du joint liquide. Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 5/12

6 B ANALYSE DES SYSTEMES ( voi DOCUMENT 6 ) Le DOCUMENT 6 donne les diagammes SADT A 0 et FAST de la machine de dépose de joint liquide à laquelle est associée un manipulateu (doc 8). En effet, ce manipulateu aide l ouvie à pende le collecteu (masse de 17 kg), pou place ou enleve le collecteu de la machine de dépose de joint liquide. Question B1 : Compléte le diagamme SADT A0 du document éponse. C ANALYSE GEOMETRIQUE DU ROBOT : Fonction F2 ( voi DOCUMENT 7 ) C 1. Pésentation du obot ABB Le obot ABB dont le bas suppote la buse de dépose du joint liquide est epésenté su le DOCUMENT 7 en 2 vues : Vue de face. Vue de dessus. Dans ces 2 vues, on a epésenté le obot avec : θ01 = θ34 = θ45 = θ56 = 0 et θ12 = θ23. Question C1 : Effectue le gaphe des liaisons du obot ABB de la pièce 0 à 6. Pécise pouquoi on nomme un tel obot, un obot 6 axes. C 2. Robot en position «paking» On pésente ci-dessous le obot en position «paking» : θ01 = 90, θ12 = 14 θ23 = 14. z0 O0 y0 x0 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 6/12

7 C 3. Détemination du pemie point de la tajectoie 1 On se popose de détemine les coodonnées du pemie point de la tajectoie de l extémité de la buse M dans R 0 :( O0 x,y,z, ), au début du mouvement de tanslation défini los de la tajectoie 1. C est le pemie point que le point M, extémité de la buse, deva ejoinde au début du pogamme de dépose du joint liquide. Le schéma cinématique donné su le document 7 a été effectué pou : θ 01 = 0, θ 34 = 0, θ 45 = 0, θ 56 = 0 et θ 12 = θ 23. On donne le paamétage et les figues de calcul : Paamétage : uuuuu OO = ax. + bz. f. y uuuuu OO 2 3 = dx. 3 + f. y3 uuuuu OO = gx uuuuu OO 1 2 = cz. 2 uuuuu OO 3 4 = ex. 3 + hy. 4 uuuuu OM= hy. lz θ 01 = x( 0 x, 1 ) θ 12 = x( 1 x, 2 ) θ 23 = ( x2 x,) 3 θ 34 = ( y3 y, 4 ) θ 45 = z( 4 z,) 5 θ 56 = ( y5 y, 6 ) Figues de calcul : y 1 = y 2 y 1 = y 2 = y 3 z 0 = z 1 z 0 = z 1 z 2 θ 12 z 3 (θ 12 +θ 23 ) x 2 x 3 x 0 = x 1 x 0 = x 1 Dans la position paticulièe du pemie point de la tajectoie 1 de la buse, on a les angles suivants : θ 01 = 0 θ 34 = 0 θ 45 = 0 θ 56 = 0 Question C3 1 : Détemine pou la position paticulièe définie ci-dessus, en fonction du paamétage donné, les vecteus suivants : uuuuu en pojection su les axes x( 0 y,z, 0 0 ). uuuuu OO en pojection su les axes x(0 3 y, ). uuuuu OO en pojection su les axes x(0 3 y, ). OO uuuuu en pojection su l axe x(3 ). uuuuu en pojection su les axes y z, ). OO OM 5 ( 0 3 Question C3 2 : Détemine pou la position paticulièe définie ci-dessus, en fonction du paamétage donné, le vecteu suivant : uuuuu OM 0 en pojection su les axes x( 0 y,z, 0 0 ). Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 7/12

8 D ANALYSE CINEMATIQUE DU MANIPULATEUR : Fonction F4 ( voi DOCUMENTS 8, 9 ) Le manipulateu aide l ouvie dans la pise du collecteu (masse de 17 kg pou les collecteus 6 cylindes). La péhension du collecteu est effectuée pa l outil de pise. Un véin d équilibage alimenté pa de l ai compimé à 0,70 MPa, founit un effot qui compense le poids du collecteu. L utilisateu maintient l outil de pise et peut commande le véin d équilibage, qui n agit que los d un mouvement de montée ou de descente. Les autes mouvements possibles sont assués manuellement pa l ouvie. Le DOCUMENT 8 epésente un dessin du manipulateu dans une position epliée, los de la pise de pièce, le collecteu d échappement étant au dépat su un convoyeu. On se popose d effectue une étude cinématique du manipulateu dans cette même position, laquelle est paamétée su le schéma cinématique donné DOCUMENT 9. CINEMATIQUE ANALYTIQUE : Notation : On note VM /i j le vecteu vitesse d un point M appatenant à une pièce i en mouvement pa appot à une pièce j. Paamétage : voi les figues de calcul su le document 9. θ 01 = x( 0 x, 1 ) θ 12 = x( 1 x, 2 ) θ 17 = x( 1 x, 7 ) θ 78 = x( 7 x, 8 ) uuu AB = l. x 2 2 uuu BC = l. x 5 1 uuu CD = l. x h y uuu PD = l y Question D1 : Détemine VB 2 / 1 en fonction de l 2, θ & 12 en pojection su x( 2 y,z, 2 2 ). Question D2 : Au cous du mouvement du manipulateu, BC este hoizontal, oienté selon x 1. Justifie. Quel est alos le mouvement de 5/1? En déduie VC 7 / 1 en pojection su x( 2 y,z, 2 2 ) Question D3 : Détemine VD 7 / 1 Question D4 : Détemine VP 8 / 1 en fonction de l 2, l 7, θ & 12, θ & 17 en pojection su y 2 et z 7. en fonction de l 2, l 7, θ & 12, θ & 17 en pojection su y 2 et z 7. Question D5 : Expime VP 8 / 0 en fonction de P 1/8 V et du vecteu otation Ω 1/ 0. Question D6 : Détemine VP 8 / 0 y 2, z 1, z 7. en fonction de l 2, l 5, l 7, θ & 12, θ & 17, θ & 01, θ 12 en pojection su Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 8/12

9 CINEMATIQUE GRAPHIQUE : Hypothèses : Le mécanisme est dans la position définie su le document éponse D7 page 7/16. Le système est plan dans ( Ox, 1, y1). Echelle pou les vitesses : 4 cm pou 0,01 m/s Question D7 : On donne V B 2 / 1 = 0, 02 m/s, on suppose que le collecteu est dans une phase de montée. Détemine gaphiquement VH 2/1 en justifiant les tacés dans le cade ésevé, en déduie VH 4/1. Détemine les diections de VH 6/1 et VH 4/6, en déduie VH 4/6. E ANALYSE STATIQUE DU MANIPULATEUR : Fonction F4 ( voi DOCUMENTS 8 et 10 ) L opéateu utilise le manipulateu pou pende le collecteu su le convoyeu. Il emonte ensuite le collecteu jusqu à une position où lui-même est debout. Il poua ainsi plus facilement faie toune le collecteu pou le place su la machine de dépose de joint liquide. On se place dans cette position stabilisée où le véin d équilibage compense les actions dues au poids du collecteu, juste avant que l ouvie ne fasse pivote le collecteu. Cette position paticulièe du manipulateu est telle que les bas 2 et 3 soient hoizontaux. Hypothèses : Système simplifié. Les bas 2 et 3 sont hoizontaux. Le véin 4-6 est vetical. Les liaisons sont pafaites. Les poids des difféents bas sont négligeables devant celui du collecteu 10. Pou cette étude statique, on utilisea donc la modélisation donnée su le DOCUMENT 10. L ensemble du manipulateu est en équilibe, et l opéateu n agit pas su le volant de manœuve. Le collecteu a un cente de gavité placé au point P. On notea P 10 le poids du collecteu 10. On penda : g = 10 m.s -2. Le poblème est plan, dans le plan x( 1 y, 1 ) de la figue du document 10. Le toseu des actions mécaniques en M d une pièce i su une pièce j en pojection dans le X i j epèe x( y,z, 1 1 ) 1 sea noté : { F } i j M = Y i j N i j ( M x, 1 y,z,) 1 1 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 9/12

10 But de l étude statique : Détemine gaphiquement l effot dans le véin d équilibage pou une masse tanspotée de 17 kg. Question E1 : Connaissant la masse du collecteu tanspoté soit 17 kg, on voudait détemine l effot H 4 2, action du piston 4 su le bas inféieu 2 appliquée au point H. Donne l ode d isolement des solides ou des systèmes de solides et la méthode gaphique pou obteni H 4 2. En déduie le suppot des effots H 4 2, E 5 3. Question E2 : On isole {4, 6}. Pa le calcul, en utilisant l outil toseu, en posant IH = h, en pécisant le pincipe utilisé, détemine la fome du toseu statique en H des actions de 4 su 2 en fonction de Y 4 2. Question E3 : On isole {5, 7, 8, 10}. Détemine gaphiquement su le document éponse les actions mécaniques E 3 5 et B 2 5. Echelle : 1 mm pou 10 N. Question E4 : On isole {2}. Pou évite les éventuelles eeus dues à l impécision d une méthode gaphique, on péfèe dans cette question utilise une méthode analytique. X1 2 Une étude expéimentale a donné le toseu : { F 1 2} = Y A ( x,a 1 y,z,) 1 1 Les elevés donnent : R1 2 = X 1 2 x. 1 + Y1 2 y. 1 avec X 1 2 = 1070 N ety 1 2 = 320 N Détemine pa le calcul su le document éponse le toseu des actions de 4 su 2 au point H noté { F en fonction des longueus a, b et de Y 1 2. } H 4 2 Question E5 : Application numéique : a = 320 mm b = 640 mm. Calcule H 4 2. Question E6 : Le cahie des chages stipule que la chage maxi tanspotable avec le manipulateu est de 70 kg. On considèe que l on a alos : H 4 2 = 2100 N. Quelle doit ête la section mini du véin en mm² si l alimentation en ai compimé est de 0,7 Mpa? Donne alos un ode de gandeu du diamète d du piston du véin. piston 4 Pession négligée dans cette chambe Cops véin 6 d Pession d ai compimé = 0,7 Mpa Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 10/12

11 F ETUDE DE L ASSERVISSEMENT EN POSITION D UN AXE DU ROBOT. F 1. Etude du moteu en boucle ouvete Afin de détemine la fonction de tansfet de l axe de lacet ( otation d axe z 0 ) du obot ABB (doc 7), la méthode d identification est poposée ci-apès. On fait une expéience qui consiste à donne une entée échelon de tension : U 0 = 10 V au moteu de commande de l axe de lacet et de eleve la éponse (en boucle ouvete) en position angulaie. Un elevé de coube de éponse est donné su le document éponse, dans la patie F, page 13/16. Le schéma bloc suivant epésente cette expéience : tension U(p) Ω(p) Intégateu angle Θ(p) H moteu Question F1.1 : Si l on considèe que la éponse du moteu est assimilable à une fonction du pemie ode, de gain statique K m, et de constante de temps T m, écie la fonction de tansfet : Θ( p ) H 2 ( p ) = U( p ) Question F1.2 : L entée est un échelon de valeu U 0, détemine U(p) puis Θ(p). Question F1.3 : Décompose Θ(p) en éléments simples. Détemine θ(t) et expime dθ )t( lim pa les théoèmes appopiés (on considèe que θ (0) = 0). t + dt Question F1.4 : Indique su le diagamme de la éponse en boucle ouvete, le tacé pemettant de détemine la constante de temps T m et le gain statique K m de la fonction H moteu. Pécise les valeus numéiques appochées de T m, K m et leus unités. F 2. Etude de la boucle d assevissement La boucle d assevissement poposée pa le constucteu est la suivante : Θ cons (p) + + U(p) Ω(p) Θ(p) K K p H moteu Intégateu K d.p p Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 11/12

12 Question F2.1 : En considéant que K =1, détemine la fonction de tansfet en boucle Θ( p ) femée H 3 (p) = de cet assevissement. Mette cette fonction sous Θ cons ( p ) fome canonique. Question F2.2 : En déduie la pulsation pope non amotie ω 0 et le coefficient d amotissement z en fonction de K p, K d, K m, T m. Question F2.3 : Ecie la elation ente K p, K d, K m, T m pemettant d avoi une éponse la plus apide possible. On poua faie l appoximation suivante : 0,7 2 2 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 12/12

13 Machine de dépose de joint liquide Figues 1 : Chaîne d assemblage Balancelle Moteu Moteu équipé du collecteu d échappement Collecteu d échappement Bloc-moteu Figue 2 : Joint Extémité d un collecteu avec dépôt d un codon de joint liquide en bleu Figue 3 : Collecteu d échappement (ici, type 6 cylindes) Sotie ves le pot d échappement Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu DOCUMENT 1

14 Mise en situation de la machine de dépose de joint liquide Figues 4 : Capteu photoélectique Pompe à joint Table pivotante Robot Table pivotante Robot Patie commande Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu DOCUMENT 2

15 Figues 5 : pige Magasin de piges Pige mise en place Figues 6 : Tige de maintien poignée ouge collecteu pige poignée noie maintien Système de maintien avant la mise en place du collecteu (côté gauche : poignée ouge) Figues 7 : Collecteu positionné Liaison pivot Collecteu fixé (côté doit : poignée noie) Capteu de position et butée Pivotement manuel de la table Figues 8 : Véin d indexage Système d indexage, butée et capteu de position détecteu de distance d buse de dépose de joint détecteu de métaux p Automate capteu de distance et buse Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu DOCUMENT 3

16 CARACTERISTIQUES DU JOINT LIQUIDE Figue 9 On donne ci-dessous le tajet de la buse en fonction du collecteu 3, 4, ou 6 cylindes : Figue 10 On donne ci-dessous les tajectoies détaillées de la buse : Convention : tait épais = dépôt de joint liquide ; tait fin = tansition ente 2 tous tajectoie 3 tajectoie 6 tajectoie 8 tajectoie 9 fin 6 cylindes tajectoie 1 tajectoie 2 fin 3 cylindes tajectoie 4 fin 4 cylindes tajectoie 5 tajectoie 7 pependiculaie au plan NB : pou plus de claté, les extémités du joint liquide ont été décalées su les 2 figues ci-dessus. Figue 11 On donne les fomes possibles des extémités du joint liquide : a Patie du joint écasée Extémités décalées : (tajectoie John Deee) Fil de dépose du joint Extémités alignées : (tajectoie ciculaie) b Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu DOCUMENT 4

17 Gafcet elatif au cahie des chages n 1 Etapes effectuées manuellement pa l opéateu Pende un collecteu Collecteu pis Place 2 piges Piges placées su le montage Fixe le collecteu dans le montage Collecteu fixé Pivote manuellement la table 4 b Soti tige du véin d indexage 5 6 p Déplace obot tajectoie 2 7 Déplace obot tajectoie 3 8 Fin 3 cylindes pi.i Retou obot Rente tige véin Etape effectuée manuellement pa l opéateu 10 Dépose le collecteu collecteu déposé Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu DOCUMENT 5

18 Diagammes SADT A 0 et FAST SADT A 0 : Enegie pneumatique Opéateu Pogamme Enegie électique Joint liquide Collecteu Dépose le joint liquide su le collecteu Collecteu + joints déposés A 0 Machine de dépose de joints Manipulateu FAST : Positionne le collecteu F1 Fixe Pivote Système de maintien Table pivotante Positionne la buse F2 Déplace Gée les mouvements Robot ABB Automate Pogamme Dépose le joint su le collecteu Dépose le joint F3 Calibe le joint Envoye sous pession Buse Pompe à joint Tanspote le collecteu Manipulateu F4 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu DOCUMENT 6

19 z 1 θ 12 O 1 Robot ABB de dépose de joint liquide Les deux schémas sont epésentés dans la position paticulièe θ 12 = -θ 23 1 y 0 z 0 O 0 Bâti 0 z 3 2 x 0 θ 23 O 2 z 2 3 y 5 z 3 O 3 x 2 4 x 1 O 4 z 5 = z 4 Figues pou : θ 01 = 0 θ 34 = 0 5 θ 45 = 0 θ 56 = 0 z 5 = z 6 M O 5 x 3 = x 5 buse 6 z 1 O 2 O O 3 z 6 = z 5 = z 4 = z 3 M z 0 buse 6 O 0 O 5,O y 1 y 0 y 3 = y 4 = y 5 = y 6 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu DOCUMENT 7

20 Manipulateu Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu DOCUMENT 8

21 Manipulateu Schéma cinématique y 1 y 7 G A Bas supéieu 3 H E Fouche 1 Bas inféieu 2 Tête 5 x 1 C Cops véin 6 B Piston 4 x 2 I O x 1 Bas teminal 7 Bâti 0 y 8 x 7 D Collecteu 10 x 8 P Outil de pise 8 et volant de manœuve Convoyeu Figues de calcul : x 1 x 0 θ 01 y 2 y 1 θ 12 x 7 x 1 θ 17 x 8 x 7 θ 78 z 1 x 2 z 7 z 8 θ 01 z 0 θ 12 x 1 θ 17 z 1 θ 78 z 7 y 0 = y 1 z 1 = z 2 y 1 = y 7 y 7 = y 8 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu DOCUMENT 9

22 Manipulateu Modélisation pou l étude statique y 1 (veticale) G Bas supéieu 3 E H Bas inféieu 2 Tête 5 A B C h Fouche 1 Piston 4 Bas teminal 7 Cops véin 6 I O D x 1 Bâti 0 Collecteu 10 Volant de manœuve 8 P Convoyeu Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu DOCUMENT 10

23 CONCOURS COMMUN 2006 DES ECOLES DES MINES D ALBI, ALES, DOUAI, NANTES Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu Filièe PCSI, option PSI Vendedi 12 mai 2006 de 8h00 à 12h00 Colle ici l étiquette coespondant à l épeuve spécifique Compléte de plus en bas de chaque page, la ubique code candidat DOCUMENT REPONSE Attention : Vous devez impéativement inscie vote code candidat su chaque page du document éponse. En fin d épeuve, vous ne devez ende que le document éponse su lequel vous auez collé l étiquette coespondante. Instuctions paticulièes : Il est fotement conseillé au candidat de lie la totalité du sujet avant de compose. Toutes les paties sont indépendantes ( elles peuvent ête taitées dans n impote quel ode ). La épatition du temps à consace à chaque patie est envion la suivante : Lectue du sujet : 20 mn Patie A : 40 mn Patie B : 20 mn Patie C : 40 mn Patie D : 40 mn Patie E : 40 mn Patie F : 40 mm AUCUN DOCUMENT N EST AUTORISE Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 1/16 Code candidat :

24 Patie A : Réponse A1 : Etapes effectuées manuellement pa l opéateu : Pende un collecteu Collecteu pis Place 2 piges Piges placées su le montage Fixe le collecteu dans le montage Collecteu fixé Pivote manuellement la table 4 b Soti tige du véin d indexage Réponses A2 A3 : t 45 5 p 6 Déplace obot tajectoie 2 t 67 7 Déplace obot tajectoie 3 Réponse A4 : 8 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 2/16 Code candidat :

25 Réponse A5 : 0 Pende un collecteu Collecteu pis Etapes de 1 à 6 t 67 7 Déplace obot tajectoie 3 Fin 3 cylindes 8 Déplace obot tajectoie 4 Fin tajectoie 4 9 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 3/16 Code candidat :

26 Patie B : Réponse B1 : Enegie pneumatique Opéateu Pogamme Enegie électique Collecteu.. Collecteu + Joint Joint déposé A 0 Machine de dépose de joints et manipulateu Patie C : Réponse C1 : Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 4/16 Code candidat :

27 Réponse C3 1 : Réponse C3 2 : Patie D : Réponse D1 : Réponse D2 : Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 5/16 Code candidat :

28 Réponse D3 : Réponse D4 : Réponse D5 : Réponse D6 : Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 6/16 Code candidat :

29 Réponse D7 : Justifications des constuctions Réponse D7 : Constuctions de cinématique gaphique Echelle : 40 mm pou 0,01 m/s y 1 G A H E B 5 O x 1 I 6 Réponses : VH 2/1 VH 4/1 VH 4/6 = = = Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 7/16 Code candidat :

30 Patie E : Réponse E1 : Réponse E2 : { } F 4 2 H... = H Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 8/16 Code candidat :

31 Réponse E3 : Echelle : 1 mm pou 10 N E B P B E = = Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 9/16 Code candidat :

32 Réponse E4 : Données : a = 320 mm b = 640 mm X 1 2 = 1070 N Y 1 2 = 320 N y 1 a b A 2 B x 1 } H 4 2 Détemination de { F : H { } F 4 2 H... = H Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 10/16 Code candidat :

33 Réponse E5 : Réponse E6 : Patie F : Réponse F1.1 : Réponse F1.2 : Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 11/16 Code candidat :

34 Réponse F1.3 : Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 12/16 Code candidat :

35 Réponse en boucle ouvete en position angulaie à un échelon de tension de 10 V : Instant coespondant au début de l échelon Réponse F1.4 : Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 13/16 Code candidat :

36 Réponse F2.1 : Réponse F2.2 : Réponse F2.3 : Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 14/16 Code candidat :

37 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 15/16 Code candidat :

38 Epeuve spécifique de Sciences Industielles pou l Ingénieu, option PCSI Page 16/16 Code candidat :