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UNIVERSITÉ DE TECHNOLOGIE COMPIÈGNE Avancement de Projet: Développement d’un banc-test de caractérisation d’émission de nanoparticules par usure abrasive.

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1 UNIVERSITÉ DE TECHNOLOGIE COMPIÈGNE Avancement de Projet: Développement d’un banc-test de caractérisation d’émission de nanoparticules par usure abrasive Ballon Damien, Drouot Jérémy, Lemullois Sébastien, Nasr Jad Sadoun Redha, Sawma Bassel, Song Mengdi, Etudiants Master Sym

2 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 122 Equipe DSP / micro-contrôleur : Introduction Jérémy DROUOT Mengdi SONG Equipe capteur : Jad NASR Equipe structure mécanique : Bassel SAWMA Redha SADOUN Equipe moteur : Damien BALLON Sébastien LEMULLOIS

3 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 123 Introduction • Retour sur le Cahier des Charges : o Couple de Matériaux o Abrasion o Fiable et Répétable o Environnement confiné : Taille

4 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Schéma cinématique du banc-test Schéma cinématique du banc-test: 4

5 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Nomenclature5 Profilés Porte échantillon Glissière Arbre cannelé Porte outil Support moteur Bielle-manivelle

6 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Présentation des pièces • Porte outil : C’est une pièce en aluminium qui permet de fixer et de démonter la lame de scie facilement 6

7 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Présentation des pièces7 Glissière linéaire: Entreprise: KETTERER • Support du moteur. Calcul: r=0.01m Vmax=0.02m/s Bielle-manivelle:

8 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Présentation des pièces • Arbre cannelé: Cet arbre dois être modifié pour l’assembler avec le porte outil et l’axe de la bielle. • modification 8 Moyeu cannelé:

9 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Présentation des pièces9 Profilés: Equerre de fixation Equerre de fixation Entreprise: RexrothBOSCH Fixation de l’échantillon

10 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Liste des pièces 10 NuméroDésignationAcheter/UsinerTypeNombre de pièces Prix 1ProfilésAcheter 20x20 2NVS218.48€ 2Arbre canneléAcheter DIN ISO14-B C45 étiré € 3 Moyeu canneléAcheterDIN ISO14-F Bronze Rg € 4Bielle-manivelleUsiner1 5GlissièreAcheterLinear drive € 6Fixation de l’échantillon Usiner1 7 Porte outilUsiner1 8Support moteurUsiner1 9EquerreAcheter Rainure 6mm162.39€ 10visAcheterR6 M4x € 11Lame de scieAcheterRéf € Prix total €

11 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12 Moteur de translation verticale : - Vitesse d’approche / de retrait (0,06m/s) - Vitesse d’usinage - Efforts sur l’échantillon lors de l’usinage (30N) Moteur de mouvement de l’outil (usinage de l’échantillon) : - Vitesse d’usinage (60tr/min) - Effort d’usinage (300N) CINEMATIQUE DU BANC Actionneurs11

12 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Actionneurs vitesse linéaire max0,06m/s masse porte-outil1,77kg masse paliers1,35kg masse (moteur + reducteur)0,273kg masse totale3,393kg efforts poids33,29N pas0,002m rendement vis-écrou0,8 Inertie vis1,80E-05kg.m² couple0,013Nm vitesse de rotation188,50rd/s 1800tr/min Puissance2,50W puissance moteur15W moteurEC32 flatref couple nominal0,024Nm poids0,091Kg diamètre32mm longueur16mm Prix moteur115,47€ électronique (DECV_50-5)135,73€ TOTAL251,20€ MOUVEMENT VERTICAL Calcul des caractéristiques Moteur Brushless sélectionné Calcul Données Données constructeur 12

13 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Actionneurs Calcul des caractéristiques Moteur Brushless sélectionné rayon manivelle0,010m temps aller-retour1s rendement bielle manivelle0,8 masse porte outil1,77kg effort usinage300N effort frottement6N efforts306N vitesse linéaire max0,06m/s accélération max0,39m/s² efforts inertiels0,70N couple3,83Nm vitesse manivelle6,28rd/s 60tr/mn puissance24,09W puissance moteur30W moteurECflat45-24Vref couple nominal0,0588Nm réducteurGP-42 Cref rapport113 Nbr étage3 rendement0,72 Dimensions Moto-réducteur poids0,273Kg diamètre32mm longueur98,3mm Prix moteur56,27€ réducteur188,53€ ensemble motoréducteur244,8€ électronique (DECV_50-5)135,73€ TOTAL380,53€ MOUVEMENT HORIZONTAL 13

14 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12 RESUME • Coût total: 631,73€ HT (prix catalogue Maxon) • Réserve de couple : – 45,8% pour le mouvement vertical – 17,8% pour le mouvement horizontal • Absence de balais mécanique mais essai moteur pour vérification • En cas de problème d’échauffement, ajouter un réducteur Moteur Brushless platMoteur Brushless standard Actionneurs14

15 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Capteurs15

16 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Capteurs16

17 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12 Capteurs de proximité inductifs ( ) • Détecte tous les métaux à une distance définie • Détection => sortie PNP activée • Fonctionnement fiable dans un lieu poussiéreux, sale, humide ou exposé aux vibrations • Boîtier acier, dimension : 51 mm • Tension d’alimentation : V DC • Courant en sortie -> 200 mA • Prix: 19.08€ Capteurs17

18 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12 Capteur à réflexion (OPB725A-18Z) • Emetteur (LED) / Recepteur (photo transistor) • Distance de detection nominale 0 → 24 inch • Détection => sortie NPN activée (Low Voltage) • fonctionnement dans un environnement poussiéreux • Tension d’alimentation 18 → 24V • Tension en sortie -> 0.8 V • Prix: 23,82 € Capteurs18

19 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Présentation DSP Description de DSP : •Modèle : TMS320C2812 •Les sorties PWM : 12 x 16bits •La taille mémoire disponible : 128k ROM 32k RAM •L’interface d’utilisation : C/C++ Matlab Simulink •Tarif de devis : 415 euros Commenté chez A la suite de l’étude comparative entre 2 microprocesseurs, nous avons décidé de choisir un DSP pour le projet Carte DSP Exemple : Interface Client 19

20 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Conseils de programmation • Programmation temps réel • Trois phases à prendre en compte : o Phase d’approche. _ Moteur assurant le mouvement vertical _ Asservissement en vitesse _ Capteurs de position milieu o Phase d’usinage. _ Les deux Moteurs fonctionnent _ Asservissement en vitesse et en couple pour le moteur vertical _ Capteurs de buté basse et capteurs de force o Phase de retour. _ Moteur assurant le mouvement vertical _ Asservissement en vitesse _ Capteurs de buté haute 20

21 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Conseils de Programmation • Différents types d’interruptions • Circuits de protection analogique (mesures) • Circuits d’amplification des consignes • Gestion des arrêts d’urgence • Amélioration à apporter • Evaluation de l’installation : environ 500 € 21

22 24/11/08 Damien BALLON Jérémy DROUOT Sébastien LEMULLOIS Jad NASR Redha SADOUN Bassel SAWMA Mengdi SONG / 12Conclusion22 • Difficulté Majeur : Manque de temps • Actions restantes à mener : • Concevoir les fixations et les accouplements des moteurs • Implantation des Capteurs et chemins de câbles • Test d’émission de nanoparticules des moteurs • Mise en place de l’électronique analogique de protection • Mise en place de l’interface homme/machine • Expériences enrichissantes


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