CHANGEUR D’OUTILS DOSSIER B : Problématique 1° BACCALAUREAT PROFESSIONNEL ETUDE ET DEFINITION DE PRODUITS INDUSTRIELS E1 A1 U11 CHANGEUR D’OUTILS DOSSIER B : Problématique

4. Problématique 4.1 Démarche initiale La conception du changeur d’outils a été confiée à un sous-traitant. Ce dernier a bien entendu analysé les systèmes de changement d’outils qui existaient déjà dans l’entreprise. Existant : Magasin circulaire équipant les centres d’usinage standards URANE

… du principe de pincement 4.1 Démarche initiale Choix du sous-traitant : transposer ce principe au changeur d’outils du magasin grande capacité. Transposition … … du principe de pincement

Exigences industrielles 4.1 Démarche initiale Transposition du principe tout en respectant les contraintes du cahier des charges, qui sont : Exigences industrielles Transporter des outils de 10 kg maxi Respecter les temps de changement d’outils malgré l’augmentation des dimensions Minimiser l’énergie utilisée pour les changements d’outils

4.2 Présentation de la version initiale Changeur d’outils (version initiale) Principe de préhension par pincement

Simulation MotionWorks 4.3 Problème rencontré Simulation MotionWorks

Problème rencontré : chute des outils Voir Simulation MotionWorks

5. Recherche de certains paramètres influents Quels peuvent être les paramètres qui influent sur la chute des outils ? 1. La raideur des ressorts ? Voir Simulation MotionWorks 2. La vitesse de rotation ? Voir Simulation MotionWorks 3. Le coefficient de frottement entre les doigts et l’outil ? Voir Simulation MotionWorks

Que nous impose le cahier des charges ? 6. Remédiations possibles Comment remédier à ce problème de chute des outils tout en respectant le cahier des charges ? 1 A priori, en augmentant la raideur des ressorts. Que nous impose le cahier des charges ? Minimiser l’énergie utilisée pour les changements d’outils A posteriori, il faudra donc faire un compromis entre effort des ressorts et effort pour introduire ou extraire les outils.

Que nous impose le cahier des charges ? 6. Remédiations possibles Comment remédier à ce problème de chute des outils tout en respectant le cahier des charges ? 2 A priori, en diminuant la vitesse de rotation. Que nous impose le cahier des charges ? Respecter les temps de changement d’outils. A posteriori, on ne pourra pas agir sur ce paramètre. La vitesse de changement d’outils est imposée par la vitesse du centre d’usinage.

Que nous impose le cahier des charges ? 6. Remédiations possibles Comment remédier à ce problème de chute des outils tout en respectant le cahier des charges ? 3 A priori, en augmentant le coefficient de frottement entre les doigts et l’outil. Que nous impose le cahier des charges ? Minimiser l’énergie utilisée pour les changements d’outils A posteriori, on ne pourra pas agir sur ce paramètre. De plus, la mise en œuvre ne semble pas évidente.

Que nous impose le cahier des charges ? 6. Remédiations possibles Comment remédier à ce problème de chute des outils tout en respectant le cahier des charges ? 4 A priori, on peut aussi augmenter les « bras de levier » au niveau des doigts de la pince. Que nous impose le cahier des charges ? Minimiser l’énergie utilisée pour les changements d’outils A posteriori, on ne pourra pas non plus agir sur ce paramètre.

7. Solution retenue par le constructeur 7.1 Présentation Changement du principe de préhension des outils : Passage d’un système « élastique » à un système « tout ou rien ». Solution utilisant un disque verrouillé par un poussoir.

7.1 Présentation Quand on vient introduire l’outil, on écarte en même temps le poussoir de sa position initiale. L’introduction de l’outil fait tourner le disque de verrouillage. Une fois l’outil en place, les pinces du bras manipulateur reculent et laisse le poussoir retomber dans l’encoche venant ainsi verrouiller l’ensemble. Pour extraire l’outil, de la même manière on vient en même temps écarter le poussoir et reculer les pinces, l’outil est alors libéré.

INTRODUCTION DE L’OUTIL 7.1 Présentation INTRODUCTION DE L’OUTIL

7.1 Présentation EXTRACTION DE L’OUTIL

Exigences industrielles 7.2 Analyse de la nouvelle version Rappelons les points clés du Cahier des Charges Fonctionnel : Exigences industrielles Transporter des outils de 10 kg maxi Respecter les temps de changement d’outils malgré l’augmentation des dimensions Minimiser l’énergie utilisée pour les changements d’outils

Des outils de 10 kg doivent être transportés ! 7.2 Analyse de la nouvelle version Des outils de 10 kg doivent être transportés ! Avec ce système de verrouillage, on peut aisément transporter des outils pesant 10 kg ou plus.

Respecter les temps de changement d’outils ! 7.2 Analyse de la nouvelle version Respecter les temps de changement d’outils ! Avec ce même système de verrouillage, on peut conserver les temps de changement d’outils les plus courts.

Minimiser l’énergie utilisée pour les changements d’outils ! 7.2 Analyse de la nouvelle version Minimiser l’énergie utilisée pour les changements d’outils ! Avec ce même système de verrouillage, seule la force du ressort de tarage du poussoir est à vaincre.

Centres d’Usinage Très Grande Vitesse URANE. 7.2 Analyse de la nouvelle version Avec ce nouveau système de verrouillage, l’ensemble des points clés du CdCF sont respectés. L’industriel a donc choisi de concevoir cette version du changeur d’outils. A ce jour, c’est la version qui équipe les magasins (grande capacité) commercialisés avec les Centres d’Usinage Très Grande Vitesse URANE.

7.3 Conclusions Le sous-traitant a commis des erreurs au niveau du calcul de la raideur des ressorts. Qu’est-ce que MotionWorks (ou tout autre logiciel de simulation mécanique) aurait pu apporté en plus dans la démarche d’analyse du problème ?  d’une part, ces logiciels permettent de simuler le fonctionnement correct d’un mécanisme, et donc de déceler certains problèmes éventuels que seul un prototype (ou des tests sur systèmes réels) auraient pu montrer.  d’autre part, le logiciel offre aussi l’avantage de s’affranchir de calculs fastidieux comme c’est le cas ici. Exemple d’équations qu’il faut écrire pour résoudre le problème et déterminer la raideur des ressorts nécessaire :

7.3 Conclusions Utilisation d’un tableur comme Excel pour résoudre ces équations =m*R*C19*C19*SIN(15*PI()/180)-m*R*D19*COS(15*PI()/180)+F19+m*g*COS((A19*PI()/180)-(15*PI()/180)) =-m*R*C45*C45*SIN(15*PI()/180)+m*R*D45*COS(15*PI()/180)+E45-m*g*COS((B45*PI()/180)-(15*PI()/180))

Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur 7.3 Conclusions Ces outils de simulation mécanique font partie de la chaîne CFAO : + FAO (ex : Camworks) CAO (ex : Solidworks) Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur