Sciences de l Ingénieur TP n 1-Analyse d un système automatisé Capsuleuse de Bocaux Compétences attendues lors du TP: Analyser o Identifier le besoin et les exigences => Fonction globale o Définir les frontières de l analyse o Appréhender les analyses fonctionnelle et structurelle => Chaine structurelle o Caractériser des écarts o Apprécier la pertinence et la validité des résultats Modéliser o Identifier et caractériser les grandeurs physiques o Proposer un modèle de connaissance et de comportement o Valider un modèle Résoudre o Proposer une démarche de résolution o Procéder à la mise en oeuvre d une démarche de résolution analytique o Procéder à la mise en oeuvre d une démarche de résolution numérique => maquette numérique Expérimenter o S approprier le fonctionnement d'un système pluritechnologique => mise en œuvre du système o Proposer et justifier un protocole expérimental o Mettre en oeuvre un protocole expérimental Concevoir Communiquer o Rechercher et traiter des informations => schéma pneumatique o Mettre en oeuvre une communication Partie commune Objectifs du TP : Réaliser l analyse structurelle d un système automatisé Analyser une chaine d énergie pneumatique Réaliser une maquette numérique dans le but d une simulation Associer maquette numérique et simulation de commande 1. Présentation. Le conditionnement de nombreux produits alimentaires (condiments, confiture, compote, café soluble...) est réalisé dans des bocaux en verre fermés par des capsules vissées. Si la variété des produits conditionnés induit des systèmes de remplissage différents, la mise en place et le serrage de la capsule restent identiques dans la plupart des cas. Dans le but de répondre à une demande concernant l'amélioration de la flexibilité des lignes de conditionnement, le constructeur développe un module spécifique de dépose et de serrage des capsules pouvant se greffer sur les convoyeurs existants. Un prototype expérimental est équipé de capteurs analogiques et de jauges de contraintes pour analyser sur micro-ordinateur les paramètres de fonctionnement du système. 2. Mise en service. Mettre le système sous pression et sous tension. Fermer le couvercle. Mettre plusieurs bocaux sans couvercle sur le rail de transport de gauche. Mettre le commutateur en position auto. Tirer l arrêt d urgence. Appuyer sur en service, puis initialisation et enfin départ. Observer le fonctionnement de mécanisme. 3. Analyse globale du système. Donner la fonction globale du système grâce au diagramme de cas d'utilisation sysml. Après observation, citez les 3 tâches principales du système. Retrouver grâce au diagramme de définition de blocs, les éléments qui réalisent ces tâches. Lycée Henri Poincaré Page 1 sur 11 Lycée Henri Poincaré Page 2 sur 11
Partie I : Analyse d une chaîne structurelle ; schématisation pneumatique d une chaine d énergie ; simulation 1. Etude d une chaîne fonctionnelle. Nous allons étudier la chaîne fonctionnelle qui permet de déstocker les capsules. Le schéma pneumatique correspondant est donné dans le dossier technique. Donner la désignation de l actionneur (fonction convertir). Donner la désignation du pré-actionneur (fonction moduler). Réaliser la représentation structurelle de ce système (chaine fonctionnelle). Acquérir Coder Chaîne Information Traiter mémoriser Communiquer restituer 2. Schématisation pneumatique Vous allez utiliser automgen pour simuler le fonctionnement d une chaîne d énergie pneumatique. Vous utiliserez en particulier la partie automsim et iris (pupitre de commande) de automgen. Fenêtre automsim MO Ordres Alimenter Stocker Moduler Convertir Chaîne d énergie Transmettre Agir Compléter le schéma pneumatique dans le document réponses lorsque la commande V1 + devient vraie. Sur le document réponses, le distributeur est représenté en coupe avec son tiroir dans les deux positions. Sachant que la pression arrive par l orifice 1, repérer, pour chaque position, par deux couleurs différentes, les circuits d admission et d échappement de l air. L énergie utilisée sur cette maquette est pneumatique. En prenant en compte une propriété du comportement des fluides utilisés dans les vérins (air ou huile), justifier pourquoi il n est pas possible de déplacer des fortes charges avec une technologie pneumatique. MO Modélisation de la chaîne d énergie pneumatique. Le but est de réaliser le modèle de la chaîne d énergie que vous avez définie en première partie. Page 3 vous avez un exemple avec un distributeur 5/2 à commande manuelle et un vérin double effet. Les différents composants à mettre en place se trouvent sous l onglet palette. Représenter le modèle (circuit de câblage pneumatique) d une des chaînes d énergie pneumatique. Pour le distributeur vous mettrez en place des commandes manuelles (clique droit sur le distributeur puis propriétés). Lycée Henri Poincaré Page 3 sur 11 Lycée Henri Poincaré Page 4 sur 11
Une fois le système modélisé, vous pouvez le tester en appuyer sur l icône GO : Partie II : Mise en place d une maquette numérique, résolution L objectif est de réaliser la maquette numérique du système de déstockage des capsules. Si vous avez encore du temps Modélisation partielle de la chaîne d information (partie commande). Le but est d ajouter une commande électrique au système. Représenter le modèle (circuit de câblage électrique) de la commande (selon le mode de pilotage des distributeurs). La commande s effectue alors par les interrupteurs électriques. Les distributeurs peuvent être commandés par a+ a- des relais électriques ou des vannes pneumatiques selon leur mode de pilotage. Simuler le fonctionnement. Vanne a- Relais a+ 1. Réalisation de la platine Réaliser la platine de ce système : 2. Assemblage Le but de cette partie est d assemblé les différentes pièces du mécanisme. L assemblage de ces pièces doit respecter les mobilités attendues du système. Pour cela des contraintes seront mises entre les surfaces des différentes pièces. Votre assemblage fini vous devez obtenir le modèle ci-dessous. Mise en place d une Interface Homme Machine (IHM). Dans cette dernière partie, vous allez créer un pupitre et des voyants de commande grâce à Iris : Pièces ou ensembles à insérées Contraintes à mettre en place Ouvrir solidsworks. Ouvrir un nouveau fichier d assemblage. Mettre en place un pupitre et des boutons (poussoirs ou autres) pour piloter les interrupteurs de votre circuit électrique. Lycée Henri Poincaré Page 5 sur 11 Lycée Henri Poincaré Page 6 sur 11
Importer les pièces ou ensemble Conclusion On peut finalement associer la simulation pneumatique avec le modèle 3D numérique. Appeler le professeur pour vous montrez. Assembler les différentes pièces en respectant les mobilités qu elles doivent conservées. Prépositionner à peu près les pièces les unes par rapport aux autres grâce aux outils : Mettre en place les contraintes pour respecter le mouvement de translation entre la partie mobile et la partie fixe 3. Simulation méca 3D Modélisation Nous allons utiliser le logiciel de cinématique Meca3D associé à solidworks (icône M). Pour réaliser le modèle cinématique sous méca3d, cliquez droit sur le mécanisme et sélectionner construction automatique. Le modèle se construit tout seul et vous devez retrouver le modèle présenté ci-dessus. Simulation Aller dans le menu méca 3D, et faites Analyse puis Calcul mécanique. Régler les paramètres de mouvement. Ensuite appuyer sur calcul. Pour visualiser dans le mouvement aller dans menu : résultat simulation Lycée Henri Poincaré Page 7 sur 11 Lycée Henri Poincaré Page 8 sur 11
Schéma descriptif du système : DOSSIER TECHNIQUE Schéma pneumatique de la chaîne fonctionnelle relative au déstockage des capsules V1 + V1 - Boîte de pellicule I2 C Capsule + Lycée Henri Poincaré Page 9 sur 11 Lycée Henri Poincaré Page 10 sur 11
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