TECHNOLOGIE GENERALE - AUTOMATISME

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1 FEUILLE DE PRESENTATION Le sujet de Technologie Générale et d Automatisme est composé de 11 feuilles au total numérotées de 1/11 à 11/11 Première partie : Technologie Générale, de la feuille 1/11 à la feuille 5/11 Deuxième partie : Automatismes, de la feuille 6/11 à la feuille 11/11 Le candidat devra répondre directement sur l espace réservé à cet effet sur les feuilles du sujet. Cependant, en cas de nécessité, il pourra compléter par une feuille remise par le surveillant. A la fin de l épreuve, toutes les feuilles seront à rendre au surveillant. Le temps conseillé pour chaque partie est d une (01) heure. BAREME Epreuve de Technologie sur 2 pts sur 3 pts sur 1 pt sur 2 pts 1.3 sur 3 pts Epreuve d Automatisme 6.1 sur 2 pts 6.2 sur 7 pts 6.3 sur 3 pts 6.4 sur 4 pts 6.5 sur 4 pts sur 1 pt 2.2 sur 3 pts 2.3 sur 2 pts 3. sur 3 pts Feuille N 1 /11 Code : 06 T 14 A 01

2 TECHNOLOGIE GENERALE On se propose, dans cette épreuve de Technologie Générale, d étudier une partie du malaxeur qui sera l objet du sujet d Automatisme. (Voir le dessin d ensemble partiel ci-dessous). DESSIN D ENSEMBLE PARTIEL DU MALAXEUR : Cadence de production du malaxeur : pièces par an pendant deux ans. Feuille N 2 /11 Code : 06 T 14 A 01

3 1. Etude des roues dentées 1 et Matière de la roue 2 : FGS Matière de la roue 1 : CC 48 Les deux roues sont à denture droite. Le brut de la roue 2 est obtenu par moulage. Le moulage en sable n étant pas adéquat dans ce cas précis à cause de la cadence, proposer un autre type de moulage permettant d assurer cette production en série de manière rentable Type de moulage proposé : La denture de la roue 1 est taillée par génération avec un outil couteau circulaire. Expliquer ce procédé de taillage d engrenage avec schéma(s) à l appui. Dans le(s) schéma(s), préciser l outil, la roue ainsi que leurs mouvements et leurs sens. 1.2 On désire augmenter la dureté de la roue 1 après taillage. Proposer un traitement thermique permettant d élever cette propriété mécanique. Traitement thermique proposé :. Feuille N 3 /11 Code : 06 T 14 A 01

4 Expliquer son principe en précisant le cycle thermique à l aide d une représentation graphique (la température θ en fonction du temps t). température (θ) temps (t) 1.3 Après le traitement thermique on désire finir les dents de la roue 1 par meule de forme. Dessiner la roue et la meule en position de travail tout en précisant les mouvements et leurs sens Etude du secteur denté 15 et de la roue 16 Le secteur denté 15 et la roue 16 ont subi chacun de son coté le même essai mécanique. Les résultats ont donné les courbes suivantes. 2.1 Donner le nom de l essai mécanique. Nom de l essai mécanique :.. Feuille N 4 /11 Code : 06 T 14 A 01

5 2.2 Comparer les deux matériaux A et B qui composent l engrenage du point de vue de leurs propriétés mécaniques en vous référant des deux courbes de la feuille 4/ Si l on préfère que le secteur denté 15 s use moins vite que la pièce 16, à quelle courbe doit-il correspondre? A ou B? Pourquoi? Etude du couvercle 7 Matière du couvercle 7 : E 40 On désire réaliser l alésage Ø29H8 sur le couvercle 7 du malaxeur (voir figure ci-dessous). Proposer la machine-outil et l outil de finition idéal pour réaliser cet alésage en tenant compte de la série de production. Schématiser l outil dans sa position de travail avec les mouvements et leurs sens. Machine-outil : Outil : Feuille N 5 /11 Code : 06 T 14 A 01

6 EPREUVE D AUTOMATISME 1. Mise en situation : Une usine de teinture de tissus est équipée d un malaxeur N (voir figure ci-dessous). Ce malaxeur reçoit deux produits liquides A et B et des briquettes solubles de coloriage. Les liquides sont pesés par la bascule C et les briquettes sont amenées par un tapis T. La teinture est obtenue par le malaxage de la solution de deux briquettes dans le mélange des deux liquides A et B convenablement dosés par pesage. On se propose de faire l étude de ce système. Feuille N 6 /11 Code : 06 T 14 A 01

7 2. Fonctionnement : 2.1 Marche normale Une impulsion sur le bouton départ cycle S1 provoque simultanément les opérations suivantes a et b : a- Pesée du mélange : Cette opération se déroule comme suit : Ouverture de la vanne VA et pesée du liquide A : l aiguille de la bascule atteint la position pa. Fermeture de la vanne VA et ouverture de la vanne VB permettant la pesée du liquide B. L aiguille de la bascule atteint alors la position pb ce qui entraîne la fermeture de la vanne VB. b- Alimentation en briquettes Le moteur MT (moteur du tapis) se met en fonctionnement entraînant le tapis ce qui provoque les chutes successives, dans le malaxeur, de deux briquettes dont le passage est décelé par le détecteur infrarouge pi. MT est alors mis hors tension : le tapis s arrête. Une fois les opérations (a) et (b) terminées : La vanne VC s ouvre permettant ainsi l écoulement total des liquides dans le malaxeur : l aiguille de la bascule C revient alors en position po. Le moteur MR (moteur de malaxage) se met en rotation ce qui permet de remuer le mélange, d activer la solution des deux briquettes et d avoir une teinture parfaitement homogène ; en même temps la trappe commence à s ouvrir lentement par le vérin étranglé C1 (action RC1). Le moteur MP de pivotement de la cuve se met en marche une fois la trappe complètement ouverte (le vérin C1 est complètement rentré) et po est actionné. Le malaxeur pivote vers la droite ce qui permet de verser la teinture dans le réservoir de stockage. Le moteur MR continue à tourner pendant cette phase de vidange dont la fin est détectée par le capteur pfd. Le moteur MR s arrête et le moteur MP change de sens de rotation remettant ainsi la cuve en position verticale (initiale). Le capteur pfg est alors actionné ce qui entraîne l arrêt du moteur MP et la fermeture immédiate de la trappe (action SC1). 2.1 Marche de préparation La préparation d une nouvelle teinture, d une autre couleur, nécessite d abord le lavage manuel et la vidange de la bascule et du malaxeur. Pour cela, on procède comme suit : a- Le système étant à l état initial, on verse manuellement le produit de lavage dans la bascule. Le capteur po n est plus actionné. Pour évacuer ce produit dans le malaxeur, on donne une impulsion sur S2 ce qui permet de commander l ouverture de VC. b- La fin de la vidange de la bascule, détectée par po, et l appui simultané sur les boutons S1 et S2 commandent le pivotement à droite du malaxeur sans ouvrir la trappe. c- La fin du pivotement à droite commande le pivotement à gauche. d- La fin du pivotement à gauche remet le système à son état initial. e- Après la marche de préparation, le système ne peut reprendre son fonctionnement normal que suite à une action sur S3. Feuille N 7 /11 Code : 06 T 14 A 01

8 4. Pupitre opérateur Le pupitre opérateur est constitué par les boutons suivants : S1 : Bouton poussoir départ cycle S2 : Bouton poussoir de commande de la marche de préparation S3 : Bouton poussoir de commande de la production normale suite à une marche de préparation. 5. Identification des éléments du système : Actionneurs Actions Commandés par Commandes Signaux de détection Balance Pesée du liquide A VA - Pa Balance Pesée du liquide B VB - Pb Vanne Vidange du mélange A et B VC - Po Moteur Tapis Avance du tapis T MT KM1 pi (2 ème impulsion) Moteur de Rotation Vérin C1 Moteur de pivotement Remuement du mélange MR KM2 - Ouverture de la trappe : RC1 Distributeur 5/2 14M1 L10 à commande Fermeture de la trappe : SC1 électromagnétique 12M1 L11 Pivotement du malaxeur à droite Pivotement du malaxeur à gauche MPD KM3 Pfd PMG KM4 Pfg Bloqueur 2/2 NO Limiteur de débit unidirectionnel Q1 6. Travail demandé : 6.1 Justifier le choix technologique du capteur à infrarouge «pi» à la place d un capteur mécanique. 6.2 En se référant au dossier technique, compléter le GRAFCET «point de vue partie commande» traduisant la marche normale et la marche de préparation (à la page 11/11). Feuille N 8 /11 Code : 06 T 14 A 01

9 6.3 Maintenant on désire obtenir un produit beaucoup plus coloré qui nécessite 6 briquettes. On utilise donc un compteur qui limite le nombre de briquettes à 6 exactement. Placer le compteur pneumatique sur le morceau de GRAFCET ci-dessous en modifiant la partie concernée. Partie du GRAFCET concernant le compteur 6.4 Un bloqueur est installé pour éviter une sortie intempestive de la tige du vérin «C1» afin d interdire la fermeture de la trappe au moment du remplissage du réservoir de stockage. Compléter le schéma de câblage suivant du bloqueur, du vérin double effet «C1» et de son distributeur 5/2 en respectant les représentations normalisées et les tuyaux. Feuille N 9 /11 Code : 06 T 14 A 01

10 6.5 A la place du bloqueur, on désire maintenant installer un limiteur de débit unidirectionnel pour éviter une fermeture brutale de la trame. Compléter alors le schéma ci-dessous en y plaçant convenablement le limiteur de débit unidirectionnel, du bon côté du vérin, pour ralentir la fermeture de la trame en respectant les représentations normalisées et les tuyaux. Feuille N 10 /11 Code : 06 T 14 A 01

11 Feuille N 11 /11 Code : 06 T 14 A 01