TP3.1_-_perceuse_3_axes

LYCÉE FERNAND RENAUDEAU CHOLET
BTS
ÉLECTROTECHNIQUE
TP 3.1
RELEVÉS DE VITESSES
SUR PERCEUSE
DE CIRCUITS IMPRIMÉS
2010 - 2011
Système :
Perceuse 3 axes
ESSAIS DE SYSTÈMES
PERCEUSE 3 AXES
1- RÉFÉRENTIEL
Fonction 5 : ESSAI - MISE EN SERVICE - CONTRÔLE
Tâche 5.1 : Contrôler la conformité d’un produit ou
d’un travail réalisé et mettre en place des actions
correctives
C01 : Analyser un dossier
C17 : Mettre en oeuvre des moyens de mesurage
C18 : Interpréter des indicateurs, des résultats de mesure et
d’essais
Axe Y
Axe Z
Axe X
Tâche 5.3 : Réaliser les essais et les mesures
nécessaires à la qualification d’un
ouvrage, d’un équipement
C04 : Rédiger un document de synthèse
C17 : Mettre en oeuvre des moyens de mesurage
C18 : Interpréter des indicateurs, des résultats de mesure et
d’essais
2- DONNÉES DISPONIBLES POUR RÉALISER LA TÂCHE
 Extrait d’un Cahier des charges
 Données techniques des fournisseurs (catalogues constructeur)
3- SITUATION DE TRAVAIL
- Mise en service d’un équipement industriel
- Vérification des performances des matériels installés.
- Durée :
4 heures.
- Matériel :
Système de perçage 3 axes situé dans l’aire des systèmes de l’atelier de BTS ET.
Appareillage de mesurage judicieusement choisi.
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1- Situation problème :
Votre première mission en tant que technicien de maintenance dans
l’entreprise de réalisation de circuits imprimés C.I.R.E.A, était d’effectuer la
mise en service et la réception de 3 nouvelles machines :
 Robot de surfusion
 de transfert des circuits imprimés
 Machine de perçage 3 axes
Les TPs 1.1, 1.2 et 1.3 de la première série vous auront permis d’appréhender
l’ensemble de ces machines.
Vous aurez constaté, lors de la mise en service de la perceuse 3 axes, que son fonctionnement ne
donne pas entière satisfaction. C’est notamment le cas sur la commande semi-automatique de l’axe Y,
le temps de réponse est lent et son fonctionnement est très aléatoire.
Afin d’optimiser les réglages de la machine, on vous demande, à travers ce nouveau TP,
d’appréhender les éléments qui contribuent à la motorisation de la chaîne mécanique.
2- Cahier des charges (extrait) :
2.1- ENNONCÉ DU BESOIN :
A qui le produit rend-il service ?
Sur quoi le produit agit-il ?
Responsable maintenance
de l’entreprise CIREA
Chaîne mécanique
Motorisation
des axes de la
perceuse 3
axes
Dans quel but ce produit existe-t-il ?
Appréhension des éléments
constituant la chaîne mécanique.
2.2- LE CONTEXTE DE LA DEMANDE, LES OBJECTIFS
2.2.1 Description de la prestation demandée :
 Identifier les principaux matériels constituant les armoires électriques.
 Vérifier le fonctionnement par des mesurages pertinents.
 Valider la conformité des machines.
 Exposer un compte-rendu écrit des résultats des activités.
2.2.2 Situation dans un programme plus vaste :
 Installation d’une seconde chaîne de production.
2.2.3 Limites de l'étude :
 L’étude concernera les motorisations des deux axes X et Y.
2.2.4 Etudes déjà effectuées :
 Aucune
2.2.5 Etudes menées en parallèle sur des sujets voisins:
 Aucune
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2.2.6 Suites prévues:
 Paramétrage et réglage des variateurs de vitesse.
2.3 INVENTAIRE DES INFORMATIONS A EXAMINER
2.3.1 Informations techniques
2.3.1.1 Ouvrages :
 Dossiers Techniques
 TP1.3 de la 1ère série de TP d’EDS
2.3.1.2 Catalogues de constructeurs
 Notices techniques constructeur (dossier technique)
2.4 CONTRAINTES GLOBALES
2.4.1 Temps
 Rédaction d’une synthèse en 4 heures maximum.
SCHEMAS ELECTRIQUES
AXE Y – MOTORISATION CONTINUE
AXE X – MOTORISATION SYNCHRONE
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FICHE TECHNIQUE N°1
MOTORISATION A COURANT CONTINU
Activité N°1.1 :
Vérifiez les prérequis en complétant la fiche « Vérification des prérequis ½ »
Activité N°1.2 :
Caractéristique de vitesse :
En consultant les données constructeurs, déterminez par calcul la gamme de vitesse linéaire théorique
de l’axe Y (courant continu).
Activité N°1.3 :
En mode manuel…
Mettez en évidence (par mesurages) la relation entre la tension de consigne (Uc) et la tension en sortie
du hacheur (Uv). Formalisez l’expression de Uv = f(Uc).
De même, mettez en évidence la relation entre la tension du hacheur (Uv) et la vitesse du moteur (N),
puis celle de l’axe (V). Formalisez les expressions de N = f(Uv) et de V = f(Uv).
De ces mesurages, déduisez-en les relations entre la tension de consigne et la vitesse du moteur et
celle de l’axe Y : Formalisez N = f(Uc) et V = f(Uc).
Quelles doivent être alors les vitesses maxi possibles du moteur et de l’axe ?
Activité N°1.4 :
Résistance talon…
Mettez en évidence le rôle de la résistance talon sur l’entrée de consigne du variateur. Justifiez sa
valeur ohmique.
Moyens utilisés :
 Plaque signalétique du moteur
 Documentation moteur AXEM
 Dossier technique : Notice du variateur ALSTHOM RTS

Document de synthèse :
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FICHE TECHNIQUE N°2
MOTORISATION SYNCHRONE
Activité N°2.1 :
Vérifiez les prérequis en complétant la fiche « Vérification des prérequis 2/2 ».
Activité N°2.2 :
Caractéristique de vitesse :
En consultant les données constructeurs, déterminez par calcul la gamme de vitesse linéaire de l’axe X
(courant alternatif).
Activité N°2.3 :
Pour différentes valeurs de consigne (1V et 3V, 5V…10V par exemple), relevez l’allure du signal de
tension alimentant le moteur synchrone. Notez l’amplitude et la fréquence des signaux.
Vérifiez de façon pratique les vitesses du moteur synchrone et donc celle de l’axe X.
Pour chacun des relevés, vérifiez par calcul le nombre de paires de pôles de ce moteur.
Comparez aux indications constructeur.
Activité N°2.4 :
Calculez la valeur de la résistance talon, à mettre en série avec le potentiomètre de consigne, afin de
limiter la vitesse de l’axe à 150 mm/s.
Moyens utilisés :
 Dossier Technique
 Appareillage de mesure



Document de synthèse :
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FICHE TECHNIQUE N°3
COMPARAISON DES MOTORISATIONS
Afin d’uniformiser les motorisations sur la machine, on vous demande de comparer les
actionneurs et de vérifier si une motorisation continue, M19 ventilée par exemple, pourrait être
substituée par une motorisation synchrone MA10 (moyennant un changement de variateur).
Activité N°3.1 :
Pour chacun des moteurs, on vous demande de compléter le document de synthèse (tableau des
caractéristiques mécaniques).
En tenant compte des critères de choix importants en robotique tels que le couple massique, le couple
impulsionnel, le couple à l’arrêt, la constante de temps mécanique, comparez les deux moteurs.
Le moteur synchrone auto-piloté peut- il remplacer le moteur continu ?
Moyens utilisés :




Document de synthèse :
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VÉRIFICATION DES PRÉREQUIS (1/2)
MOTEUR à COURANT CONTINU
Questionnaire à choix multiple : cochez, pour chacune des questions, la ou les bonnes réponses.
1 – Un moteur à courant continu à aimant permanent possède :



Une vitesse de rotation constante quelle que soit la tension d’induit Ua
Un flux magnétique constant
Un couple constant
2 – Le flux magnétique est exprimé en :




Webers
Tesla
A/m
Joules
3 – Pour faire varier la vitesse d’un moteur courant continu à flux constant :



On intervient sur la loi U/f à l’aide d’un MLI
On fait varier sa tension d’induit
On agit sur le glissement
4 – La vitesse de rotation d’un moteur peut être mesurée :



Par une dynamo tachymètrique
Par mesure du courant induit
Par mesure de la tension d’induit
5 – Le système international (S.I.) impose d’exprimer le vitesse de rotation d’un moteur en :




tr/min
rd/s
min-1
tr/s
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VÉRIFICATION DES PRÉREQUIS (2/2)
MOTEUR SYNCHRONE
Questionnaire à choix multiple : cochez, pour chacune des questions, la ou les bonnes réponses.
1 – Sur un moteur synchrone, le champ fixe du rotor peut être créé :



Par des aimants
Une bobine alimentée en tension continue
Par l’attraction du champ terrestre
2 - Un moteur synchrone à aimant permanent possède :



Une vitesse de rotation constante quelle que soit la tension d’alimentation
Un flux magnétique constant
Un couple constant
3 - Un moteur synchrone BRUSHLESS :




est un moteur à aimant permanent
est un moteur sans balais
est un moteur sans collecteur
est un moteur sans bagues
4 – Sur un moteur synchrone :



Le rotor tourne moins vite que le champ statorique (0<glissement <1)
Le rotor tourne à la même vitesse que le champ satorique (glissement = 0)
Le rotor tourne plus vite que le champ statorique (glissement <0)
5 – Quelle est la bonne relation liant la vitesse de rotation, le nombre de paires de pôles et la
fréquence de la tension de l’alimentation ? :



n=f.p
n : vitesse de rotation en tr/s
n=f/p
f : fréquence du signal en Hz
n=p/f
p : nombre de paires de pôles
6 – Si le couple résistant est excessif, le moteur synchrone :



s’emballe
décroche
s’arrête
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DOCUMENT DE SYNTHÈSE
VÉRIFICATION DES CARACTERISTIQUES
MOTORISATION CONTINUE ET SYNCHRONE
CARACTERISTIQUES
VITESSE NOMINALE
COUPLE NOMINAL
COUPLE IMPULSIONNEL
COUPLE A L'ARRET
MOMENT INERTIE
MASSE
COUPLE MASSIQUE
ACCELERATION MAXIMALE
CONSTANTE DE TEMPS MEC.
MOTEUR CONTINU
M 19 (ventilé, IP 32)
MOTEUR SYNCHRONE
MA 10
3000
510
2600
593
12
13,5
44
21670
11
3000
454
3500
487
4
5,3
92
87000
3,9
(tr/mn)
(cm.N)
(cm.N)
(cm.N)
(kg.cm²)
(kg)
(cm.N/kg)
(rad/s²)
(ms)
Comparaison des moteurs :
Indiquez dans les cases correspondantes par un signe plus (+) le moteur ayant les meilleures
performances.
CARACTERISTIQUES
COUPLE MASSIQUE
COUPLE IMPULSIONNEL
COUPLE A L'ARRET
CONSTANTE DE TEMPS MEC.
MOTEUR CONTINU
M 19 (ventilé, IP 32)
(Nm/kg)
(mN)
(mN)
(ms)
MOTEUR SYNCHRONE
MA 10
(+)
(+)
(+)
(+)
Conclusion :
Les caractéristiques dynamiques du moteur synchrone sont supérieures à celles du moteur
continu. Le couple à l’arrêt est supérieur pour le moteur continu.
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Document de synthèse « Comparaisons entre MCC et MS »
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NOM - prénom :
Donneur d’ordre
Chargé
de Travaux
TÂCHE n°2
BR
Exécuter des tâches de mesurage / réglage
FICHE PRÉPARATION
Conditions initiales: L’équipement électrique est sous tension.
Contraintes d’exploitation: L’installation doit rester en service.
Documents ressources:
Schéma électrique du système.
Carnet de prescriptions de sécurité électrique UTE C 18-510 § 3.3.3 et § 4.4
Lieu : Atelier BTSET – Perceuse 3 axes
Durée : 30 minutes maximum.
Travail demandé
Intervention à effectuer:
Vous devez effectuer une intervention de mesurages de tension en sortie des variateurs de vitesse.
Résultats attendus :
- attend l’autorisation de travail du chargé d’exploitation pour démarrer l’intervention
- analyse l’ensemble des risques de la situation de travail
- prend les mesures de prévention nécessaires
- définit, vérifie, porte et dispose correctement les E. P. I., E. C. S. et E. I. S. nécessaires durant
l’exécution de l’activité prescrite (UTE C 18-510 § 4.3.1.4 et Annexe V-A)
- choisit et calibre correctement le matériel de mesurage en fonction des mesures à réaliser
- vérifie le bon fonctionnement et le bon état du matériel de mesurage
- réalise les mesures et les réglages dans les règles de l’art et interprète correctement les résultats
- libère la zone de travail à la fin de son activité
- rempli correctement l’avis de fin d’intervention, le transmet au chargé de travaux et remet les
résultats obtenus
Préparation :
 Q1 - Cocher le matériel nécessaire à votre intervention.
ÉQUIPEMENTS DE PROTECTION INDIVIDUELLE
Vêtements de protection
Paire de gants de travail et gants isolants avec étui
Casque isolant et anti choc ou coiffe isolante
Visière anti-UV
ÉQUIPEMENTS COLLECTIFS DE SÉCURITÉ
Ecran de protection
Banderole de balisage de zone
Pancarte d’avertissement de travaux
ÉQUIPEMENTS INDIVIDUELS DE SÉCURITÉ











Cadenas
Macaron de consignation
Outils isolants
Tapis isolant
MATÉRIELS DE MESURE
Voltmètre




Ampèremètre
Ohmmètre
Vérificateur d’absence de tension
 Q2 - Par rapport à votre intervention préciser les opérations effectuées dans l’ordre chronologique :
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Tâche N°2 Habilitation BR
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AVIS DE FIN D’INTERVENTION
M. Chargé d'intervention ou chef du chantier de l'entreprise ou de l'atelier
du lycée
avise M.
chargé de consignation ou chargé de travaux ou chargé
d'exploitation que les travaux au lieux et emplacements désignés sont terminés le
à
h mn, et que son personnel a été rassemblé et informé de la fin de travail.
Signature
ou
Numéro de message
 Le chargé de consignation ou le chargé de travaux ou
 Le chargé d'exploitation ou
 Le chargé de travaux ou le chef de chantier
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------AVIS DE FIN D’INTERVENTION
M. Chargé d'intervention ou chef du chantier de l'entreprise ou de l'atelier
du lycée
avise M.
chargé de consignation ou chargé de travaux ou chargé
d'exploitation que les travaux au lieux et emplacements désignés sont terminés le
à
h mn, et que son personnel a été rassemblé et informé de la fin de travail.
Signature
ou
Numéro de message
 Le chargé de consignation ou le chargé de travaux ou
 Le chargé d'exploitation ou
 Le chargé de travaux ou le chef de chantier
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------AVIS DE FIN D’INTERVENTION
M. Chargé d'intervention ou chef du chantier de l'entreprise ou de l'atelier
du lycée
avise M.
chargé de consignation ou chargé de travaux ou chargé
d'exploitation que les travaux au lieux et emplacements désignés sont terminés le
à
h mn, et que son personnel a été rassemblé et informé de la fin de travail.
Signature
ou
Numéro de message
 Le chargé de consignation ou le chargé de travaux ou
 Le chargé d'exploitation ou
 Le chargé de travaux ou le chef de chantier
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------AVIS DE FIN D’INTERVENTION
M. Chargé d'intervention ou chef du chantier de l'entreprise ou de l'atelier
du lycée
avise M.
chargé de consignation ou chargé de travaux ou chargé
d'exploitation que les travaux au lieux et emplacements désignés sont terminés le
à
h mn, et que son personnel a été rassemblé et informé de la fin de travail.
Signature
ou
Numéro de message
Avis de fin d’intervention
 Le chargé de consignation ou le chargé de travaux ou
 Le chargé d'exploitation ou
 Le chargé de travaux ou le chef de chantier