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PSI* Lycée P.Corneille fonction boucher bocal.DOC Page : 1/19

Travaux Pratiques CAPSULEUSE DE BOCAUX

Validation de la fonction « Boucher un bocal » • Temps alloué 2 heures • Liste des annexes en fin de sujet : ANNEXE I Mise en œuvre du système ANNEXE II CABLAGE ELECTRIQUE DE L’AUTOMATE ANNEXE III CABLAGE PNEUMATIQUE DE LA P.O. ANNEXE IV Extraits du catalogue FESTO ANNEXE V Constituants des chaînes d’énergie pneumatique

PRESENTATION Mise en situation :

Le système INDEXA est une des dernières parties opératives d’une chaîne alimentaire, il permet de visser des capsules sur les bocaux d’aliments pour bébés. Constitution :

Le système INDEXA se compose :

- d’un tapis d’alimentation des bocaux, - d’un système électromécanique d’indexage des bocaux à croix de Malte, - d’une partie opérative pneumatique de pose et vissage des capsules, - d’une partie commande par automate programmable TSX17 ou TSX 37. - d’un pupitre de commande.

Partie opérative

Partie commande

Chaîne de préparation du produit

Remplissage

Pose et vissage capsule

INDEXA

Étiquetage codage

Préparation pour expédition

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Objectifs: Valider les choix technologiques fait pour la partie opérative concernant la fonction élémentaire « Boucher un bocal ». Détail de la fonction de service « Boucher le bocal » Situation des principaux actionneurs de cette chaîne fonctionnelle

BOUCHER EN CONTINU DES

BOCAUX

Alimenter en bocaux

Transférer les bocaux

Boucher un bocal

Evacuer les bocaux

Etre alimenté en énergie

Fc1 Saisir une capsule

Fc2 Immobiliser le bocal

Fc3 Présenter la capsule devant l’ouverture du bocal

Fc4 Visser la capsule

Fc5 Détecter un défaut de vissage

FONCTIONS DE SERVICE Fonctions composantes

Vérin rotatif de vissage

Vérin de monté/descente de la tête de vissage

Vérin de blocage du bocal

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Validation des constituants de la chaîne d’énergie Eléments du cahier des charges : Le système de serrage doit exercer un couple ni trop grand ni trop faible. On estime la valeur idéale du couple de serrage à 1,5 N.m . Une tolérance de +/- 0,5N.m est admise La machine est conçue pour être fonctionnelle lorsqu’elle est alimentée à une pression comprise entre 4 et 6 bars. On doit veiller lors du serrage à transmettre le couple de serrage sans glissement entre capsule et ventouse et entre bocal et vérin de serrage. On prendra comme valeur de coefficient de frottement Capsule/ventouse et bocal/caoutchouc : f = 0,5 Mettre la capsuleuse en marche en mode pas à pas pour bien décomposer les différentes phases du fonctionnement. Questions: 1) Vérifier par le calcul que le vérin 4A permet d’assurer l’immobilisation du bocal lors

du serrage dans la gamme de pression d’utilisation. 2) Vérifier que le vérin rotatif 2A permet de fournir le couple de serrage demandé dans

la gamme de pression d’utilisation. 3) Vérifier que l’association venturi/ventouse permet de transmettre le couple de serrage

par frottement avec le couvercle dans la gamme de pression d’utilisation. On donne le couple transmissible à la limite du glissement dans un contact entre deux disques (hypothèse de pression constante au contact).

F.fRRRR

32C 2

122

31

32−−=

rayon intérieur R1 et extérieur R2 coefficient de frottement f effort presseur entre les disques F On déterminera dans un premier temps l’effort F de placage de la ventouse sur le couvercle obtenu grâce à la dépression. 4) Quels défauts peuvent survenir lors de la saisie ou du vissage de la capsule ? Quels

sont les moyens de détection de ses défauts ?

couvercle

dépression

F : résultante des actions de contact ventouse/couvercle en l’absence de couple de serrage.

air à la pression atmosphérique

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Liste des ANNEXES

ANNEXE I Mise en œuvre du système ANNEXE II CABLAGE ELECTRIQUE DE L’AUTOMATE ANNEXE III CABLAGE PNEUMATIQUE DE LA P.O. ANNEXE IV Extraits du catalogue FESTO ANNEXE V Chaîne d’énergie pneumatique

ANNEXES Page : 5/19

ANNEXE I Mise en œuvre du système Mettre sous tension le compresseur. Raccorder l'énergie pneumatique grâce à la mollette bleue située sur le filtre placé à l'intérieur de la machine.

Vérifier que le bouton d'arrêt d'urgence est déverrouillé. Mettre la manette du sectionneur électrique sur la position "ON". Le voyant blanc "Sous tension" situé sur la porte de l'armoire électrique s'éclaire. Appuyer sur le bouton poussoir lumineux "En service". Le voyant vert intégré s'éclaire et le voyant rouge "Défaut" clignote lentement. Vérifier que le commutateur "expérimentation/production" est sur "production". Vérifier que le potentiomètre réglage vitesse plateau n’est pas sur "zéro". Appuyer sur le bouton "initialisation" pour mettre la machine en position initiale. Le système se met en conditions initiales. Dès que le système est initialisé, le voyant vert "machine prête" s'allume. MODE AUTO Placer le sélecteur "auto/main" sur "auto" et appuyer sur le bouton "marche". Le convoyeur se met en route et les opérations de transfert, vissage, s'effectuent automatiquement. Le voyant "marche" s'allume. L'absence de bocaux à l'entrée de l'étoile de transfert interrompt le cycle. Il reprend automatiquement à l'arrivée des bocaux. La saturation du convoyeur d'évacuation interrompt le fonctionnement du système, il repart automatiquement à l'enlèvement des bocaux. L'appui sur le bouton "arrêt" provoque l'arrêt en fin de cycle du système. Le voyant "machine prête" s'allume. MODE Pas à Pas Placer le sélecteur "auto/main" sur " main " et appuyer sur le bouton poussoir " main ". Remarques L'absence de bocaux à l'entrée de l'étoile de transfert interrompt le cycle. Il reprend automatiquement à l'arrivée des bocaux. La saturation du convoyeur d'évacuation interrompt le fonctionnement du système, il repart automatiquement à l'enlèvement des bocaux. L'appui sur le bouton "arrêt" provoque l'arrêt en fin de cycle du système .Le voyant "machine prête" s'allume.

Mise sous pression du circuit pneumatique

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ANNEXE II CABLAGE ELECTRIQUE DE L’AUTOMATE Entrées Automate

Sorties Automate

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ANNEXE III CABLAGE PNEUMATIQUE DE LA P.O. Alimentation pneumatique

Câblage venturi 5A et vérin 4A

Ventouse reliée au col du venturi

Venturi échappement

Manocontact commandé par la dépression

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Câblage des vérins 1A 2A et 3A

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ANNEXE IV Extraits du catalogue FESTO Venturi G 1/8 - référence VAD 1/8

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Venturi G 1/8 - référence VAD 1/8


Vérin rotatif ; diamètre 16mm ; course de 180° – référence DSRL-16-180-P-FW




ANNEXE V Chaîne d’énergie pneumatique 1 Production d’énergie pneumatique L’énergie pneumatique est fournie par un compresseur d’air (figure 3). L’énergie est stockée dans un accumulateur dont la pression est régulée à une dizaine de bars. Un groupe de conditionnement filtre l’air et régule la pression d’utilisation à ≈ 6 bars grâce à un détendeur. L’air est éventuellement lubrifié pour certains actionneurs (figure 4 et 5). Figure 1 : Compresseur à membrane

Figure 2 : conditionnement de l’air comprimée

Figure 3 : représentation schématique

Symbolisation simpliste d’une source d’air comprimée :


Domaines d’utilisation de l’énergie pneumatique Ø Les avantages de l’énergie pneumatique :

- énergie non polluante - vitesses importantes, temps de réponse faibles. - simplicité de mise en œuvre et de maintenance (faible qualification)

Ø Les désavantages : - efforts développés faibles (pression limitée par la liquéfaction) - maintient en position peu précis (compressibilité de l’air)

A cause de la compressibilité de l’air, le pneumatique est très peu utilisé en asservissement et d’une manière générale en commande proportionnelle (boucle ouverte ou fermée).

Il est utilisé pour l’obtention de mouvements simples et rapides de butée à butée dans le cas d’un vérin. Applications types : transfert de pièces, petit outillage, milieu explosif...

2 Exemples d’actionneurs: Vérin simple effet à un seul orifice

Vérin double effet à deux orifices

Vérin rotatif

Moteur pneumatique


Vérin rotolinéaire

Vérin à soufflet Muscle pneumatique

Remarque 1 : force de poussée et force de rappel

sont différentes du fait des sections efficaces différentes.

Vérin asymétrique pour la direction assistée DIRAVI Vérin symétrique utilisé dans le pilote automatique hydraulique Navico

La ventouse et le venturi

Ensemble distributeur +

venturi

schéma du dispositif

Figure 4 : Système de préhension par venturi et ventouse


3 Les pré-actionneurs pneumatiques et hydrauliques ou distributeurs:

D’une manière générale les distributeurs pneumatiques ou hydrauliques assurent la distribution du fluide aux orifices de l’actionneur concerné.

Il peuvent êtres TOUT OU RIEN ou PROPORTIONNELS. Ø Regardons tout d’abord les pré actionneurs Tout Ou Rien

Figure 5 : Schématisation d’un distributeur à commande manuel

DISTRIBUER L’ENERGIE Actionneurs Energies

Ordres de la Partie Commande

commande Commande1

commande 5 Orifices

Tiroir à 3 positions

Tiroir à 3 positions

commande Commande2


Les commandes sont variées :

Symbole général

Levier

Galet

Ressort

Accrochage

Pneumatique

Electro pneumatique

Commandes mécaniques pneumatiques électriques Désignation d’un distributeur : On notera « DISTRIBUTEUR 5/3 », un distributeur à 5 orifices et 3 positions. Ceux ci peuvent êtres MONOSTABLES. Dans ce cas, si le signal de commande disparaît, le tiroir du distributeur revient à sa position stable (rappel par ressort).

Ils peuvent êtres également BISTABLES. Dans ce cas, si le signal de commande disparaît, le tiroir reste dans sa position → effet mémoire au niveau du préactionneur.


p

p

a

a b

b

4 Autres accessoires constitutifs d’un circuit: -Clapet anti-retour simple ou piloté à l’ouverture. L’équivalent électrique est la diode. L’entrée de pilotage force l’ouverture du clapet

-Limiteur de débit. Il permet par exemple de réduire la vitesse de sortie de la tige d’un vérin. Associé à un clapet anti-retour en parallèle, il devient unidirectionnel. Son action ne se fait que pour un sens du débit.

-Limiteur de pression. Il permet de limiter dans tous les cas la pression dans le circuit et protège ainsi les différents constituants d’une surpression normale (démarrage de la charge) ou accidentelle (blocage).

-Réducteur de pression ou détendeur. Le détendeur permet d’adapter les niveaux d’énergie d’actionneurs très différents à une source de pression unique. C’est un organe normalement ouvert

Prise de pression en aval

Prise de pression en amont

C’est un organe normalement fermé

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