F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 3 1 LES CONSTITUANTS D UN SYSTÈME AUTOMATISÉ Complétez le schéma en plaçant les repères correspondants. Complétez ensuite la nomenclature. 4 Données par la partie opérative à la partie commande 3 Donnés à la partie opérative par la partie commande 2 Ordres de départ et réglages donnés par l utilisateur 1 Informations données à l'utilisateur par la partie commande F E D C B A Établit le dialogue entre partie opérative et partie commande Reçoivent les ordres de la partie commande Recueillent les informations relatives à la partie opérative Exécute les actions en fonction des ordres donnés par la partie commande Donne les ordres à la partie opérative Permet à l utilisateur de communiquer avec le système REP DÉSIGNATION OBSERVATION Définition: Un système automatisé effectue des sans. Ce sont les, contenus dans la qui effectuent ces actions. Ils reçoivent l ordre d exécution par la carte électronique de la. Celle-ci peut contrôler les différentes actions de la partie opérative grâce aux qu elle reçoit des de la partie opérative. L interface établit le dialogue entre les deux parties en interprétant ordre et informations.
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 4 2 LES CHAÎNES FONCTIONNELLES Recherchez tout d abord des exemples de systèmes automatisés que vous classerez selon leur domaine d application dans le tableau ci-dessous. Sécurité Production industrielle Public Domestique DOMAINE D APPLICATION EXEMPLES DE SYSTÈME AUTOMATISÉ Complétez ensuite le schéma représentant la chaîne fonctionnelle de l ascenseur en portant les repères correspondant aux différents constituants dans la case appropriée. 9 Capteur optique 8 Câble électrique 7 Boîtier électronique 6 Moteur 5 Poulie moteur 4 Courroie de transmission 3 Poulie de démultiplication 2 Câble eurouleur 1 Cage (ou effecteur) REP DÉSIGNATION CHAÎNE FONCTIONNELLE DE L ASCENSEUR Définition: Les éléments mis en œuvre pour exécuter un ordre forment une chaîne d action. Ceux chargés de recueillir les informations forment une chaîne d acquisition. Une chaîne fonctionnelle est constituée d une chaîne d action et d une chaîne d acquisition. Un système automatisé comporte autant de chaînes fonctionnelles que d actionneurs
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 5 Vous devez cette année mener à bien l'ensemble des opérations qui vous permettront de produire une série de pièces ou un prototype à partir d'un cahier des charges remis par votre professeur. Il vous faudra pour cela mener à bien un ensemble d'opérations sur lequel vous allez réfléchir. Voici la liste des étapes menant d'un cahier des charges à une production assistée par ordinateur (liste de gauche). Tu trouveras à droite une liste désordonnée d'opérations ou d'informations. Associer à chaque étape les opérations ou les informations qui lui correspondent (ajoutez le numéro qui correspond ou reliez par des flèches les cases à associer). 1 - LA LECTURE DU CAHIER DES CHARGES. vérification des cotes, de l'état de surface. 2 - L'INVENTAIRE DES RES- SOURCES. nombre de pièces à fabriquer, délais, qualité exigée, caractéristiques attendues. 2.1 - LES RESSOURCES MATÉRIELLES. création des fichiers d'usinage. mise en position de la pièce, de l'outil, prise d'origine exécution de l'usinage. 2.2 - LES RESSOURCES LOGICIELLES. mise en relation cahier des charges/solutions. programmation de l'usinage. simulation de l'usinage. 3 - LA LECTURE DES DOCU- MENTS TECHNIQUES. fonctionnalités du logiciel, mise en œuvre. 4 - LA RECHERCHE DES SOLUTIONS. cotes, tolérances, dimensions des pièces, état de surface. Caractéristique des matériaux. 5 - LA VALIDATION DES SOLUTIONS. 6 - LA MISE EN ŒUVRE DES SOLUTIONS RETENUES. mise en relation cahier des charges/ressources : recherche de forme, choix des moyens informatiques, choix des matériaux, des outils, des trajectoires, des paramètres de l'usinage (fréquence de rotation de la broche, vitesse d'avance de l'outil). 7 - LE CONTRÔLE DE LA PRODUCTION. caractéristiques de la machine, (courses, puissance) des outils disponibles, (diamètre, nombre de dents, conditions d'utilisation) connectique et interfaçage des parties opératives et commande.
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 6 2 - MES RESSOURCES LOGICIELLES L'an passé, vous avez piloté la machine-outil à partir d'un logiciel de CFAO. Celui-ci vous avait permis de définir un volume, puis de préparer vos fichiers d'usinage. Ceux-ci avaient ensuite été convertis pour s'adapter à la machine que vous utilisiez. Vous avez ensuite utilisé le logiciel de pilotage de votre machine pour lancer l'usinage. C'est ce logiciel dont vous allez vous servir cette année pour mener à bien une fabrication assistée par ordinateur. 2.1 - LES FONCTIONNALITÉS D UN LOGICIEL FAO Chaque logiciel est conçu pour réaliser un ensemble d opérations. Les logiciels de FAO offrent certaines possibilités que l'on appelle fonctionnalités. Complétez le tableau des fonctionnalités du logiciel FAO Win UPA en donnant des exemples de réalisations possibles avec chaque module qui compose ce logiciel. Complétez ensuite la colonne comparaison en indiquant si ces fonctionnalités existent dans le logiciel que vous allez utiliser. A B C G D E F MOD ULE A B C D E FONCTIONNALITÉS édition de texte et de graphismes pouvant être gravés sans programmation. édition de plans de perçages de différents diamètres sur une grille au pas millimétré ou de 2,54. édition de plan de gravure de circuits imprimé (gravure à l'anglaise) détourage de plaques de circuits. apprentissage et mémorisation de trajectoires. programmation simple de blocs d'usinages pouvant être codés en langage ISO. USAGE COMPA- RAISON F G édition de volume filaires pouvant être usinés dans un matériau tendre. usinage des fichiers générés avec les autres modules, simulation d'usinage, pilotage manuel pour prises d'origine.
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 7 La Fabrication assistée par ordinateur nécessite un ensemble de matériel qui constitue un système automatisé complet. Chaque élément de cet ensemble a une fonction précise et constitue une partie du système. 1 LE SYSTÈME AUTOMATISÉ FAO Après avoir porté sur le dessin les différentes connexions, complétez-le en plaçant les repères correspondants. Complétez ensuite la nomenclature. 7 Consignes Fichier d usinage. 6 Comptes rendus 5 Ordres ou sorties 4 Informations ou entrées 3 Unité centrale Postion de l outil. Déplacement de la table en X, Y, de l outil en Z, rotation de la broche. Arrêt des déplacements si la table est hors zone. Reliée à la machine par un cordon. 2 Écran 1 Clavier D C Partie opérative Interface Machine outil. Incluse dans la machine outil. B A Partie commande Pupitre Unité centrale de l ordinateur. Clavier et écran de l ordinateur. REP DÉSIGNATION FONCTION OBSERVATIONS
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 8 2 MISE EN ŒUVRE DU SYSTÈME Complétez le tableau ci-dessous en choisissant le matériel qui correspond le mieux à chaque connexion. CARACTÉRISTIQUE DE LA PARTIE COMMANDE Type d unité centrale : Vitesse du processeur : Mémoire vive (RAM) : Mémoire de stockage (ROM) : Logiciel de CFAO utilisé : Type de fichiers créés : Répertoire de stockage utilisé : Logiciel de pilotage utilisé : Type de fichiers créés : Répertoire de stockage utilisé : CARACTÉRISTIQUES DE LA PARTIE OPÉRATIVE Type de machine-outil : Capacité d usinage de la table : en X :... en Y :... en Z :... Puissance de la broche :...watts Fréquence de rotation de la broche : de...t/mn à...t/mn Vitesse d avance : de...m/mn à...m/mn 1 Mettez une croix dans la case au fur et à mesure des vérifications. 2 3 4 5 6 7 8 9
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 9 La qualité de l usinage (précision et état de surface) dépend des réglages de vitesses de la machine. Ceux-ci dépendent de la matière à usiner et du diamètre de l outil. 1 LA FRÉQUENCE DE ROTATION DE LA BROCHE La broche est une pièce de la machine-outil qui transmet le mouvement de rotation du moteur au mandrin qui porte l outil (pour la fraiseuse) ou la pièce (pour le tour). La fréquence de rotation, calculée en tours par minute se calcule par la formule : Fréquence de rotation en tours par minute. Vitesse de coupe du matériau donnée en mètre par minute. 1000 x Vc N = D x 3,14 MATÉRIAU : DIAMÈTRE DE L OUTIL : FRÉQUENCE DE ROTATION DE LA BROCHE : Diamètre de l outil ou de la pièce en millimètres. À partir des indications données par votre professeur, pour chacun de ces deux usinages, indiquez : - la nature du matériau, sa vitesse de coupe, - le diamètre de l outil ou de la pièce, - la fréquence de rotation adéquate. MATÉRIAU : DIAMÈTRE DE L OUTIL : FRÉQUENCE DE ROTATION DE LA BROCHE :
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 10 2 LA VITESSE D AVANCE La vitesse d avance des moteurs entraînant la table ou l outil doit elle aussi être calculée. Elle sera fonction de la fréquence de rotation de la broche, de la vitesse de coupe du matériau et du nombre de dents de l outil utilisé. Exprimée en mètre par minute, elle sera calculée par la formule : Va = (a/n) x N x Z Où Va = vitesse d avance en mm/mn. (a/n) = avance par dent (0,25/dent/tour). N = fréquence de rotation calculée. Z = nombre de dents de l outil. MATÉRIAU : DIAMÈTRE DE L OUTIL : NOMBRE DE DENTS DE L OUTIL : FRÉQUENCE DE ROTATION DE LA BROCHE : VITESSE D AVANCE CHOISIE : À partir des indications données par votre professeur, pour chacun de ces deux usinages, indiquez : - la nature du matériau, sa vitesse de coupe, - le diamètre de l outil ou de la pièce, - la fréquence de rotation adéquate, - le nombre de dents de l outil, - la vitesse d avance adéquate. MATÉRIAU : DIAMÈTRE DE L OUTIL : NOMBRE DE DENTS DE L OUTIL : FRÉQUENCE DE ROTATION DE LA BROCHE : VITESSE D AVANCE CHOISIE :
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 11 1 LA DÉMARCHE Voici la liste des étapes nécessaires pour mettre en œuvre un automatisme piloté par ordinateur, l'observer et l'adapter à un nouveau cahier des charges (liste de gauche). Vous trouverez à droite une liste désordonnée d'opérations ou d'informations. Associez à chaque étape les opérations ou les informations qui lui correspondent, (ajoutez le numéro qui correspond ou reliez par des flèches les cases à associer). 1 - Mettre en œuvre le système automatisé. initialiser la partie opérative ; lancer le programme, comparer le déroulement des tâches avec la programmation. 2 - Reconnaître les constituants du système. distinguer les nouvelles tâches à effectuer, comparer les nouvelles tâches avec celles effectuées, décrire les tâches attendues, décrire les informations à recueillir. 3 - Étudier le nouveau cahier des charges. distinguer les entrées et les sorties, distinguer les conditions et les actions, représenter graphiquement l'enchaînement des tâches, éditer et modifier le programme, enregistrer le programme. 4 - Choisir les capteurs et les actionneurs. 5 - Constituer les chaînes fonctionnelles. 6 - Élaborer ou modifier le programme de pilotage. distinguer la partie opérative et la partie commande, dresser la liste des actions effectuées, identifier les chaînes d'action, d'acquisition, décrire les chaînes fonctionnelles. choisir les actionneurs en fonction des tâches à effectuer, choisir les capteurs en fonction des informations à recueillir, adapter éventuellement les capteurs et/ou les actionneurs. associer capteurs et actionneurs pour constituer les chaînes fonctionnelles. 7 - Essayer la solution. comparer le fonctionnement réel et le fonctionnement attendu, noter les éventuelles différences. 8 - Comparer la solution au cahier des charges. 9 - Valider la solution ou la modifier. apporter les modifications au programme ou à la partie opérative. constituer la partie opérative, assurer la liaison partie opérative, partie commande, alimenter la partie opérative, la partie commande, initialiser la partie opérative, lancer le logiciel de pilotage, ouvrir et lancer le fichier de pilotage.
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 12 2 LES ÉLÉMENTS DU SYSTÈME Soit la photo d une maquette de trieur convoyeur (modèle JEULIN) et la reproduction des éléments d un poste informatique. Reliez les différents éléments entre eux par des traits figurants les câbles de liaison. Placez ensuite les repères correspondant à la nomenclature donnée puis complétez celle-ci en indiquant à quelle partie appartient chaque élément décrit. Dans la colonne observations notez les éventuelles remarques pour la mise en service (consignes particulières à respecter lors du branchement, ordre de montage ou de mise en service, ). Pour finir, indiquez au-dessus de chacune des deux flèches la nature des données échangées. Alimentation maquette 5 Alimentation 4 Maquette 3 Interface 2 Câble de liaison 1 Ordinateur REP DÉSIGNATION ÉLEMENT DE LA PARTIE OBSERVATIONS
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 13 1 LES CHAÎNES FONCTIONNELLES Après avoir étudié la maquette que vous pilotez, placez les repères correspondant à la nomenclature sur le dessin de la maquette de convoyeur-trieur. Complétez ensuite cette nomenclature en indiquant à quelle chaîne appartiennent les éléments repérés en plaçant : - une croix dans la colonne Acq pour les éléments d une chaîne d acquisition, - une croix dans la colonne Act pour les éléments d une chaîne d action, - une ou deux croix dans la colonne Fonc pour indiquer à quelle chaîne fonctionnelle appartient l élément. 11 Bouton poussoir 10 Vibreur 9 Capteur de détection de pièces courtes 8 Capteur de détection de pièces longues 7 Capteur de détection de présence de pièces dans le réservoir 6 Capteur fin de course gauche du convoyeur 5 Capteur d impulsion sur les encoches du convoyeur 4 Capteur position avant de l éjecteur 3 Capteur position arrière de l éjecteur 2 Moteur éjecteur 1 Moteur convoyeur REP DÉSIGNATION Acq Act Fonc
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 14 2 L AFFECTATION DES ENTRÉES ET DES SORTIES L illustration de gauche, en bas de la page, est extraite du module «Éditeur de maquettes» du logiciel Maq Plus (éditions Jeulin, auteur Gilles VALETTE). Les différentes entrées et sorties ont été affectées à des actionneurs et des capteurs. Une description est donnée en clair, ainsi qu un nom de trois caractères. Après avoir observé cet écran, répondez aux questions suivantes : Combien de capteurs le programme va-t-il gérer? À quel actionneur correspond la sortie 13? Quelles actions sont associées à la sortie 13? Que signifient les termes «cas bit = 0» et «cas bit = 1»? Sachant que la sortie 14 est affectée au même actionneur, quelles actions pourrait-on lui associer? Donnez maintenant l affectation des entrées 0 et 1 qui appartiennent à la même chaîne fonctionnelle que l actionneur des sorties 13 et 14. Quelles relations y-a-t-il entre l illustration de gauche et celle de droite?
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 15 1 LA DÉMARCHE À partir de la documentation logicielle remise par votre professeur, renseignez le tableau ci-dessous qui retrace la succession d'étapes nécessaires à l'édition et l'écriture d'un programme de pilotage. N ÉTAPE MENU COMMANDE REMARQUES 1 Lancer le logiciel 2 Charger un programme existant Crée un nouveau programme 3 Créer une action 4 Créer une condition 5 Relier une condition à une action 6 Établir le cycle 7 tester le programme (simulation) 8 9 Sauver le programme Mettre en œuvre le programme (pilotage) 10 Rectifier le programme
F (BARAS) 8/08/08 11:26 Page 16 2 LA PROGRAMMATION Selon le logiciel que vous utiliserez les actions et les conditions seront représentées différemment, mais elles seront toujours distinguées et disposées les unes à la suite des autres. Dans le logiciel Maq Plus les actions sont représentées par des rectangles, et les conditions par des losanges comme le montre la copie d'écran ci-dessous. PARTIE DE PROGRAMME EN LANGA- GE CLAIR dit «NIVEAU DÉBUTANT» (correspond à une description et des actions des éléments du système) PARTIE DE PROGRAMME EN LANGA- GE CODÉ dit «NIVEAU CONFIRMÉ» (correspond au langage de la partie commande pour gérer les entrées et les sorties). Essayez d'abord de reconstituer la fin de l'organigramme de gauche (niveau débutant) en vous servant du cahier des charges ci-dessous. Ensuite, en vous servant des éléments de codage reconnaissables par comparaison des deux organigrammes, terminez l'organigramme de droite. CAHIER DES CHARGES : Deux catégories de pièces doivent être triées selon leur longueur et rangées dans des bacs distincts. Les pièces non triées sont contenues dans un réservoir. Dès qu une pièce est détectée dans le réservoir, un convoyeur l amène vers le bac correspondant (bac 1 pour les pièces courtes et bac 2 pour les pièces longues). Le convoyeur revient en arrière en position initiale. Un éjecteur la pousse alors dans le bac puis revient dans sa position initiale.