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Triz – Plan de formation académique Année 2007-2008 Projet Haption Bloc moteur Inca 6D.

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Présentation au sujet: "Triz – Plan de formation académique Année 2007-2008 Projet Haption Bloc moteur Inca 6D."— Transcription de la présentation:

1 Triz – Plan de formation académique Année Projet Haption Bloc moteur Inca 6D

2 Triz – Plan de formation académique Année Le VIRTUOSE 6D40-40 est un bras maître de nouvelle génération pour la télé- opération à retour deffort. La société Haption fut fondée initialement dans les locaux du CEA dans la région parisienne, puis re-localisée à la Technopôle de Laval peu après. L'entreprise s'est ensuite implantée à Soulgé sur Ouette(53). Haption est un essaimage du CEA destiné à l'industrialisation de leurs robots. Le INCA 6D comprend 8 câbles qui s'enroulent sur des tambours. La structure peut être adaptée au cahier des charges du client afin de positionner au mieux les moteurs dans le but de minimiser la gêne engendrée par la présence des câbles dans l'espace de travail. La position des moteurs impacte directement l'espace de travail utile. Sujet de létude

3 Triz – Plan de formation académique Année Le système est composé dune structure en profilés rainurés anodisés recevant les différents organes : 8 blocs moteurs, un effecteur, sa baie de commande et dautres éléments. Bloc moteur Câble de liaison effecteur-bloc moteur Effecteur

4 Triz – Plan de formation académique Année Bloc moteur Câble de liaison effecteur-bloc moteur Effecteur

5 Triz – Plan de formation académique Année système de ressorts de rappel Chacun des 8 moteurs est relié à un ressort de traction qui exerce un effort de rappel sur les câbles moteur assurant une tension constante sur les câbles et évitant ainsi les phénomènes de chevauchement de câbles lors des enroulements/déroulements. Ces ressorts sont protégés par des goulottes. Goulotte 1.2 Bloc moteur Le bloc moteur intègre lensemble des fonctions mécaniques de transmission defforts. Il est constitué dun carter et dun capot en plastique de couleur noire. Les blocs moteurs dépassent des poteaux de la structure denviron 50 mm de chaque côté (largeur de 200 mm). Bloc moteur

6 Triz – Plan de formation académique Année Un étage de gestion des câbles en sortie comprenant des poulies folles qui guident les câbles de façon à éviter les problèmes denroulements. 2.Un étage positionnement comprenant une poulie dentée de 60 dents et un potentiomètre multi-tours (10 tours). 3.Un étage denroulement des câbles comprenant une poulie dentée de 14 dents pour recevoir le couple de létage moteur, une zone denroulement du câble partant vers leffecteur, une zone denroulement du câble déquilibrage partant vers le ressort de rappel, une petite poulie dentée de 14 dents pour la synchronisation de létage denroulement et celui de létage de positionnement. 4.Un étage moteur comprenant un moteur RE40, un codeur 3600 pts et une poulie dentée de 14 dents. Il est aussi composé dun connecteur et dun faisceau de câbles (5) permettant de faire transiter les différents signaux du contrôleur vers le moteur ( et vice-versa ). (voir fonctionnement avec la vidéo) - Le bloc moteur est composé de 4 étages que lon décrit en partant du haut :

7 Triz – Plan de formation académique Année

8 Fonctionnement des tambours F Câble effecteur F câble rappel R1R1 R2R2 Longueur denroulement pour un tour: L câble effecteur = 2πR 1 et L câble rappel = 2πR 2 soit L câble rappel = L câble effecteur R 2 /R 1 Équation des moments en A: ||F câble effecteur || x R 1 = ||F câble rappel || x R 2 Le rapport des rayons étant de 2, on doit enrouler deux fois moins de longueur de câble de rappel mais générer un effort deux fois supérieur à leffort de tension du câble effecteur. A

9 Triz – Plan de formation académique Année Encombrement du système de rappel: Lo + Flèche précharge + Longueur mini de câble de rappel à enrouler = TROP ENCOMBRANT Détermination pour le ressort de: La longueur à vide Lo La raideur k (faible) Diamètre du fil et matière Zone dutilisation Flèche précharge Précharge F câble rappel Ressort de rappel Course F câble rappel Max Min Longueur mini de câble de rappel à enrouler

10 Triz – Plan de formation académique Année Problématique Comme décrit précédemment, le système est équipé de ressorts de rappel. Ces ressorts permettent dassurer une tension continue dans les câbles, même lorsque le système nest plus sous-tension. Ainsi, on évite lemmêlement des câbles sur les poulies, et on améliore la précision denroulement. Le ressort choisi a les caractéristiques suivantes : - Raideur : daN/mm - Longueur libre : 360 mm - Longueur maxi : 1500 mm - précontrainte : 100 mm - Diamètre fil : 0.6 mm Effort de rappel mini/maxi : 2,50 N /5 N Linconvénient de ce système est de devoir gérer lintégration des ressorts de rappel (ressorts, câbles, poulies déviatrices), ce qui nest pas toujours aisé selon lenvironnement imposé par les clients. Aussi, il serait intéressant de concevoir un système permettant de reproduire la fonction attendue dans un volume beaucoup plus faible; lidéal serait dintégrer ce système dans le volume proposé par le bloc moteur actuel.

11 Triz – Plan de formation académique Année Modélisation causale de la situation initiale (Identification des ressources) Moteur générateur d'effort pour choc Tambour d'enroulement pour câble effecteur Déroulement - enroulement câble effecteur (sans chevauchement) Poulies folles pour câble effecteur Effort "constant" sur le câble effecteur Tambour d'enroulement pour câble de rappel Vitesse variable du câble effecteur Longueur de Déroulement - Enroulement câble effecteur (2m) Déroulement - Enroulement câble de rappel (course) Déroulement - enroulement câble de rappel (sans chevauchement) Encombrement extérieur du ressort + câble Caractéristiques du ressort de rappel Câble de rappel (caractéristiques)

12 Triz – Plan de formation académique Année Moteur générateur d'effort pour choc Tambour d'enroulement pour câble effecteur Déroulement - enroulement câble effecteur (sans chevauchement) Poulies folles pour câble effecteur Effort "constant" sur le câble effecteur Tambour d'enroulement pour câble de rappel Vitesse variable du câble effecteur Longueur de Déroulement - Enroulement câble effecteur (2m) Déroulement - Enroulement câble de rappel (course) Déroulement - enroulement câble de rappel (sans chevauchement) Encombrement extérieur du ressort + câble Caractéristiques du ressort de rappel Câble de rappel (caractéristiques) Modélisation causale de la situation initiale

13 Triz – Plan de formation académique Année Mise en évidence des Contradictions Physiques Moteur générateur d'effort pour choc Tambour d'enroulement pour câble effecteur Déroulement - enroulement câble effecteur (sans chevauchement) Poulies folles pour câble effecteur Effort "constant" sur le câble effecteur Tambour d'enroulement pour câble de rappel Vitesse variable du câble effecteur Longueur de Déroulement - Enroulement câble effecteur (2m) Déroulement - Enroulement câble de rappel (course) Déroulement - enroulement câble de rappel (sans chevauchement) Encombrement extérieur du ressort + câble Caractéristiques du ressort de rappel Câble de rappel (caractéristiques) CP4 CP1 CP5 CP2 CP3

14 Triz – Plan de formation académique Année Expression des Contradictions Physiques CP1 : Le facteur utile « Effort constant sur le câble effecteur » devrait exister dans la mesure où il favorise l« enroulement/déroulement des 2m de câble effecteur » et ne devrait pas exister pour limiter la « longueur du câble de rappel » CP2 : Le facteur utile « Tambour denroulement pour câble effecteur » devrait exister car il permet de « stocker le câble effecteur » et ne devrait pas exister afin de limiter l « encombrement du système de rappel ». CP3 : Le facteur utile « Tambour denroulement pour câble de rappel » devrait exister car il permet de « stocker le câble de rappel » mais il ne devrait pas exister afin de « limiter les risques de chevauchement du câble de rappel». CP4: Le facteur nuisible « Déroulement – Enroulement câble de rappel (course) » ne devrait pas exister car il augmente les « risques de chevauchement du câble de rappel » même sil favorise l« enroulement/déroulement des 2m de câble effecteur » CP5: Le facteur utile « Tambour denroulement pour câble de rappel » devrait exister car il permet « stocker le câble de rappel » mais ne devrait pas exister car il implique « Un encombrement conséquent du système de rappel ( rappel ) ».

15 Triz – Plan de formation académique Année Expression des Contradictions Techniques CT1: Lamélioration de « leffort constant sur le câble effecteur » dégrade « les caractéristiques du ressort de rappel » Paramètre à améliorer:10Paramètre en conflit:3 Principes de résolution:17, 19, 9, 36 CT2: Lamélioration de « Tambour denroulement pour câble effecteur » dégrade « les caractéristiques du ressort » Paramètre à améliorer:3Paramètre en conflit:10 Principes de résolution:17, 10, 4 CT3: Lamélioration de « Déroulement – Enroulement câble de rappel (course) » dégrade « Tambour denroulement pour câble de rappel » Paramètre à améliorer: 3Paramètre en conflit:5 Principes de résolution:15, 17, 4 CT4: Lamélioration de « Déroulement – Enroulement câble de rappel (course) » dégrade « longueur de déroulement enroulement câble effecteur » Paramètre à améliorer: 3Paramètre en conflit:7 Principes de résolution:7, 17, 4, 35 CT5: Lamélioration de « Tambour denroulement pour câble de rappel » dégrade « les caractéristiques du ressort » Paramètre à améliorer:5Paramètre en conflit:3 Principes de résolution:14, 15, 18, 4

16 Triz – Plan de formation académique Année Le principe17 arrive 2 fois en première place et 2 fois en seconde. Changement de dimension Le principe 4 arrive 3 fois en troisième place et 1 fois en quatrième Asymétrie Le principe 15 arrive 1 fois en première place et 1 fois en deuxième Mobilité Distribution des principes de solutions dominants

17 Triz – Plan de formation académique Année Solutions envisagées Principe 15 Mobilité Principe17 Changement de dimension Principe 15 Mobilité Principe17 Changement de dimension


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