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

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

Retour sur le Cahier des Charges : Introduction Retour sur le Cahier des Charges : Couple de Matériaux Abrasion Fiable et Répétable Environnement confiné : Taille Introduction

Schéma cinématique du banc-test

Porte outil Glissière Bielle-manivelle Support moteur Nomenclature Arbre cannelé Porte outil Glissière Bielle-manivelle Support moteur Profilés Porte échantillon

Présentation des pièces Porte outil : C’est une pièce en aluminium qui permet de fixer et de démonter la lame de scie facilement

Présentation des pièces Support du moteur . Bielle-manivelle: Calcul: r=0.01m Vmax=0.02m/s Glissière linéaire: Entreprise: KETTERER

Présentation des pièces Arbre cannelé: Cet arbre dois être modifié pour l’assembler avec le porte outil et l’axe de la bielle. modification Moyeu cannelé:

Présentation des pièces Profilés: Equerre de fixation Equerre de fixation Entreprise: RexrothBOSCH Fixation de l’échantillon

Fixation de l’échantillon Liste des pièces Numéro Désignation Acheter/Usiner Type Nombre de pièces Prix 1 Profilés Acheter 20x20 2NVS 2 18.48€ Arbre cannelé DIN ISO14-B C45 étiré 17.28€ 3 Moyeu cannelé DIN ISO14-F Bronze Rg7 4 49.25€ Bielle-manivelle Usiner 5 Glissière Linear drive 4613 95.52€ 6 Fixation de l’échantillon 7 Porte outil 8 Support moteur 9 Equerre Rainure 6mm 16 2.39€ 10 vis R6 M4x20 52 0.61€ 11 Lame de scie Réf. 131317 2.63€ Prix total 400.87€

CINEMATIQUE DU BANC 1 Moteur de translation verticale : Actionneurs CINEMATIQUE DU BANC 1 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) 2 1 2

MOUVEMENT VERTICAL Calcul des caractéristiques Actionneurs MOUVEMENT VERTICAL Calcul des caractéristiques Moteur Brushless sélectionné vitesse linéaire max 0,06 m/s masse porte-outil 1,77 kg masse paliers 1,35 masse (moteur + reducteur) 0,273 masse totale 3,393 efforts poids 33,29 N pas 0,002 m rendement vis-écrou 0,8 Inertie vis 1,80E-05 kg.m² couple 0,013 Nm vitesse de rotation 188,50 rd/s 1800 tr/min Puissance 2,50 W puissance moteur 15 W moteur EC32 flat ref. 267121 couple nominal 0,024 Nm   poids 0,091 Kg diamètre 32 mm longueur 16 Prix 115,47 € électronique (DECV_50-5) 135,73 TOTAL 251,20 Données Calcul Données constructeur

MOUVEMENT HORIZONTAL Calcul des caractéristiques Actionneurs MOUVEMENT HORIZONTAL Calcul des caractéristiques Moteur Brushless sélectionné rayon manivelle 0,010 m temps aller-retour 1 s rendement bielle manivelle 0,8 masse porte outil 1,77 kg effort usinage 300 N effort frottement 6 efforts 306 vitesse linéaire max 0,06 m/s accélération max 0,39 m/s² efforts inertiels 0,70 couple 3,83 Nm vitesse manivelle 6,28 rd/s 60 tr/mn puissance 24,09 W puissance moteur 30 W moteur ECflat45-24V ref.339281 couple nominal 0,0588 Nm réducteur GP-42 C ref. 203126 rapport 113   Nbr étage 3 rendement 0,72 Dimensions Moto-réducteur poids 0,273 Kg diamètre 32 mm longueur 98,3 Prix 56,27 € 188,53 ensemble motoréducteur 244,8 électronique (DECV_50-5) 135,73 TOTAL 380,53

Moteur Brushless standard Actionneurs 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 plat Moteur Brushless standard

Capteurs

Capteurs

Capteurs de proximité inductifs (158470-62) 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 : 10 - 30 V DC Courant en sortie -> 200 mA Prix: 19.08€

Capteur à réflexion (OPB725A-18Z) Capteurs 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 €

Présentation DSP A la suite de l’étude comparative entre 2 microprocesseurs, nous avons décidé de choisir un DSP pour le projet 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 Carte DSP Exemple : Interface Client

Conseils de programmation Programmation temps réel Trois phases à prendre en compte : Phase d’approche. _ Moteur assurant le mouvement vertical _ Asservissement en vitesse _ Capteurs de position milieu 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 Phase de retour. _ Capteurs de buté haute

Conseils 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 €

Actions restantes à mener : Conclusion 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