Cordeuse de raquette
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Dossier technique Cordeuse de raquette Page 1/10 Cordeuse de raquette MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 18/02/2011 Dossier technique Cordeuse de raquette Page 2/10 1) MISE EN SITUATION......................................................................................................3 2) ANALYSE FONCTIONNELLE DU SYSTEME. ...............................................................3 21) ANALYSE FONCTIONNELLE EXTERNE : CAHIER DES CHARGES FONCTIONNEL................................ 3 22) ANALYSE FONCTIONNELLE INTERNE : SADT............................................................................... 4 23) ANALYSE FONCTIONNELLE INTERNE : FAST. .............................................................................. 5 3) PRESENTATION DE LA MAQUETTE DIDACTISEE DU LABORATOIRE....................6 31) CONSIGNES DE SECURITE : RISQUE MECANIQUE. ....................................................................... 6 32) DECOUVERTE DE LA PARTIE AUTOMATISEE................................................................................. 6 33) UTILISATION DU SYSTEME REELLEMENT : METHODE DE CORDAGE............................................... 7 34) FONCTIONNEMENT DU MECANISME DE MISE EN TENSION. ........................................................... 8 35) INSTRUMENTATION DE LA MAQUETTE. ........................................................................................ 9 36) PRISE EN MAIN DE LA MAQUETTE. .............................................................................................. 9 4) SPECIFICATIONS TECHNIQUES. ...............................................................................10 5) REALISATION DE MESURES, VISUALISATION DES RESULTATS. ........................10 MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 18/02/2011 Dossier technique Cordeuse de raquette Page 3/10 1) Mise en situation. Le cordage d’une raquette de tennis ou de badminton nécessite de nombreuses manipulations manuelles : passage de la corde dans les trous (appelés œillets) situés sur le cadre de la raquette. D’autre part, pour que les joueurs de tennis ou de badminton puissent atteindre leur meilleur niveau de jeu, il est indispensable que ces opérations soient effectuées avec une tension constante de la corde, ce qui est très délicat. Seule une machine performante permet de le réaliser. Celle-ci (modèle SP55) a atteint un niveau de performances tel qu'elle est retenue comme machine à corder dans de nombreux tournois, notamment à ROLAND GARROS. 2) Analyse fonctionnelle du système. 21) Analyse fonctionnelle externe : Cahier des charges fonctionnel. Enoncé du besoin. Pour que les joueurs de tennis ou de badminton puissent atteindre leur meilleur niveau, il est indispensable que leurs raquettes soient cordées à leur convenance avec des tensions reproductibles. Fonctions de service. Raquette Utilisateur F6 F7 F1 F3 F8 Machine à corder F2 Energie F9 F4 F5 Corde Caractérisation des fonctions de service. Nom Fonction Critère F1 Fixer la raquette Déformation du cadre F2 Acquérir la consigne de tension F3 Fixer la corde sur le mors Glissement F4 Tendre la corde Tension F5 Maintenir la tension Glissement F6 Orienter la raquette S’adapter à différents types de raquette Modifier l’énergie Etre esthétique Rotation Dimensions raquettes Puissance F7 F8 F9 MPSI-PCSI Valeur Déformation longitudinale maxi du cadre de raquette : 5 mm pour une tension de 250 N sur 16 cordes Tous les 10 N Sciences Industrielles pour l’Ingénieur Serrage sans écrasement permanent de la corde (essais) 50 N < T < 400 N 1 % (Fidélité) Serrage sans écrasement permanent de la corde (essais) 360 ° Dimension intérieure longitudinale du cadre : 395 mm Maxi 220 W S. Génouël 18/02/2011 Dossier technique Cordeuse de raquette Page 4/10 22) Analyse fonctionnelle interne : SADT. Consignes (Tension du cordage, départ) Présence énergie Raquette non cordée Raquette cordée CORDER UNE RAQUETTE (avec une bonne fidélité) Cordage Information : Tension de pose A-0 Machine à corder Diagramme A-0 : Corder une raquette Intervention opérateur Cordage Serrer le cordage Consignes Energie (Tension, départ) électrique Raquette orientée Cordage maintenu Cordage tendu sur la raquette 31 Appliquer tension 33 Ordre Mors auto serrants Tension courante Système de tension Traiter 32 Information : tension de pose A3 Partie commande Diagramme A3 : Tendre le cordage à la tension de consigne MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 18/02/2011 Dossier technique Cordeuse de raquette Page 5/10 23) Analyse fonctionnelle interne : FAST. Pourquoi ? Fonctions Comment ? Solutions techniques CORDER UNE RAQUETTE Fixer la raquette Berceau Acquérir consigne tension Clavier Fixer la corde Mors Tendre la corde Mécanisme de tension Moteur électrique Convertir énergie Réducteur, roue, chaîne, chariot Adapter énergie Mesurer la tension de la corde Potentiomètre linéaire et ressort Afficher consigne tension Afficheur Carte de commande Gérer énergie électrique Lire clavier Gérer afficheur Convertir position A/N Convertir position/effort Commander moteur Microcontrôleur programmes et Contrôler tension Adapter énergie Maintenir la tension Hacheur Pinces Serrer la corde Griffes Guider et bloquer les pinces Rails et coulisseaux Orienter la raquette S’adapter aux différents types de raquette Berceau et châssis Berceau Adapter l’énergie électrique Alimentation MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 18/02/2011 Dossier technique Cordeuse de raquette Page 6/10 3) Présentation de la maquette didactisée du laboratoire. 31) Consignes de sécurité : Risque mécanique. Par frottement et usure les cordes finissent par casser. La corde, quand elle se casse, s'apparente à un fouet avec une force de tension proche de 40 Kgf (Risque de « cinglage »). LE RISQUE EST TOTALEMENT ELIMINE EN NE TENDANT PAS LA CORDE AVEC UNE FORCE SUPERIEURE A 25 KGF (250 N). 32) Découverte de la partie automatisée. Berceau et pinces Pinces Berceau Mécanisme de mise en tension Mors de tirage Clavier numérique Machine à corder SP55 Retirer la corde du mors (si bien entendu, elle est dans le mors…). Mettre la machine à corder sous tension (interrupteur à droite). Programmer la tension souhaitée (25 daN = 25 KGF) en utilisant les touches numériques du clavier. La touche T permet d'effacer l'affichage pour modification. Appuyer sur le bouton noir au-dessus du clavier. Constater le déplacement du chariot de sa position avant à sa position arrière et son retour en position avant. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 18/02/2011 Dossier technique Cordeuse de raquette Page 7/10 33) Utilisation du système réellement : Méthode de cordage. Fixer le cadre de la raquette sur le berceau. NB : Dans notre cas, n'ayant pas de raquette, cette dernière a été remplacée par 2 barres trouées (déjà fixées). Mais, manipuler quand même les 2 boutons de serrage ci-dessous (qui servent à adapter le berceau, aux différentes dimensions des cadres de raquettes). Bouton de serrage final du cadre Bouton de serrage pour un préréglage en fonction de la dimension longitudinale du cadre Colonne (en liaison glissière avec l’embase du berceau) Attention au fil du capteur d'effort !!!! Attacher une extrémité de la corde dans un œillet du cadre. NB : Dans notre cas, la corde est déjà attachée à l’anneau du capteur d’effort, au lieu d’être dans un œillet. La laisser ainsi. Passer l’autre extrémité de la corde dans un œillet, et coincer la dans le mors de tirage (en l’engageant dans la fente médiane). Programmer la tension souhaitée (25 daN = 25 KGF) en utilisant les touches numériques du clavier. La touche T permet d'effacer l'affichage pour modification. Appuyer sur le bouton noir au-dessus du clavier. Constater le déplacement du chariot et la mise sous tension de la corde. Observer le léger mouvement alternatif du mors de tirage lorsque la tension est obtenue. (L’asservissement du mécanisme de tension corrige en permanence la valeur de la tension de la corde en fonction du glissement ou du fluage de la corde. Vous pouvez appuyer sur la corde tendue pour constater l’asservissement…) Pour préserver la tension de la corde pendant sa manipulation, bloquer celle-ci dans une pince, en ayant pris soin avant, de la disposer au plus près du mors de tirage. Appuyer sur le bouton noir au-dessus du clavier pour ramener le chariot en position initiale (arrêt de la mise en tension) : la corde reste ainsi bloquée par la pince… Retirer du mors le coté mou de la corde, la glisser au travers des œillets opposés du cadre. Faire pivoter le berceau (en débloquant la poignée de serrage située sous la cordeuse) pour pouvoir saisir à nouveau la corde et la tendre. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 18/02/2011 Dossier technique Cordeuse de raquette Page 8/10 34) Fonctionnement du Mécanisme de mise en tension. Le mécanisme de mise en tension (figure ci-dessous), entièrement automatisée, permet d’obtenir de façon précise la tension souhaitée dans la corde. Ce mécanisme déplace le chariot portant le mors de tirage dans lequel sera fixée la corde à tendre. Il est constitué principalement d'un moteur, d'un réducteur et d'une transmission par chaîne. Mors de tirage Chariot Réducteur Moteur Chaîne Mécanisme de mise en tension Le brin tendu de la chaîne (figure ci-dessous) est attaché à un poussoir en appui sur le chariot par l’intermédiaire d’un ressort calibré. Lors de l’opération de tension de la corde, le poussoir se déplace vers la droite par rapport au chariot en écrasant le ressort. Cet écrasement du ressort est mesuré par un potentiomètre linéaire qui envoie un signal, image de la tension (force) dans la corde, à la carte électronique. Celle-ci gère alors la commande du moteur nécessaire à la réalisation précise de la tension. Potentiomètre linéaire (capteur de position) Tension Chariot Corde Brin tendu de la chaîne Cmoteur Ressort Brin mou de la chaîne Poussoir Pignon Bâti Axe de sortie du réducteur Modélisation du mécanisme de mise en tension NB : Deux détecteurs électromécaniques (non représentés ci dessus) sont présents sur la machine pour détecter les fins de course du chariot. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 18/02/2011 Dossier technique Cordeuse de raquette Page 9/10 35) Instrumentation de la maquette. La cordeuse a été instrumentée (rajout d’éléments) : des capteurs et prises de mesure ont été installés en plus des éléments existants sur le système commercialisé : un potentiomètre rotatif lié à un pignon de la chaîne (par l'intermédiaire d'un système poulie courroie) permet d’en mesurer le déplacement et d’en déduire la vitesse correspondante. Une jauge de contrainte permet de mesurer la tension effectivement réalisée dans la corde et de comparer sa valeur réelle à la consigne donnée par l'opérateur. un accès aux grandeurs électriques (tension et intensité moteur électrique). La mesure des différents paramètres (tension et intensité moteur, efforts de tension, déplacement de la roue à chaîne) est traitée à l’aide d’une carte électronique. Les résultats de la mesure sont ensuite analysés et affichés grâce à un logiciel. Potentiomètre rotatif (capteur de position) Jauge de contrainte (capteur d'effort) 36) Prise en main de la maquette. Repérer TOUS LES ELEMENTS constituant la maquette, ainsi que leur fonction. Comprendre succinctement le fonctionnement du mécanisme (à partir du moment où, la tension de corde étant programmée, l’utilisateur appuie sur le bouton de mise en marche de la machine à corder). Valider avec le professeur. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 18/02/2011 Dossier technique Cordeuse de raquette Page 10/10 4) Spécifications Techniques. Caractéristiques de la machine à corder Effort de tension de la corde : de 5 Kgf à 40 Kgf (de 49,05 N à 392,4 N). Raideur du ressort : 3,333 Kgf/mm (32,7 N/mm) Course du chariot : > 140 mm Rapport de réduction du réducteur : 50 Rapport entre déplacement linéaire du chariot et déplacement angulaire de l’axe de sortie du motoréducteur : 20 PI/360 mm/° (0,1745 mm/°) Moteur à courant continu MFD 250 PV/LS : 12V 25A maxi Caractéristiques de l’instrumentation Potentiomètre rotatif (angle motoréducteur) : - 0,0422 V/° Il est à noter que l'angle 0° correspond au chariot en position avant (le plus près du berceau) et que cette position origine peut varier dans le temps, le chariot ne s'arrêtant pas toujours au même point. Jauge de contrainte : sensibilité de 10mV à 12,5 mV pour 85Kg zéro : 1 mV Centrale de mesure : Période d'échantillonnage 20 ms. Temps de mesure 10 s (500 points par paramètre) 5) Réalisation de mesures, visualisation des résultats. Acquisition des données. Allumer le pupitre instrumenté (interrupteur à l’arrière). Allumer la cordeuse (interrupteur sur le coté). Lancer le logiciel de mesure SP55. Cliquer sur le menu [mesure]. Initialiser votre prise de mesure. Un chronomètre apparaît : 10 s (durée totale d’acquisition). A partir de cet instant, seul l’appui sur le bouton « départ » du pupitre instrumenté déclenchera le début des mesures (c’est à dire le départ du chronomètre). Appuyer sur le bouton « départ » du pupitre instrumenté jusqu'au départ du décompte de temps. Pendant 10 secondes, la centrale va enregistrer toutes les informations provenant des capteurs. Après ces 10 secondes, la centrale va automatiquement envoyer ces valeurs au PC. Cliquer sur [fermer]. Visualisation des données. Cliquer sur le menu [courbes]. Cliquer sur "abscisse", puis choisir la variable que vous souhaitez voir en abscisse, en cliquant sur un des icônes du dessin de gauche. Cliquer sur "ordonnée", puis choisir la (ou les) variable(s) que vous souhaitez voir en ordonnée, en cliquant sur un des icônes du dessin de gauche. NB : "Supprimer" efface les variables sélectionnées en ordonnée. Cliquer en haut à droite sur la série de mesures que vous souhaitez tracer. Remarque : vous pouvez tracer plusieurs courbes sur le même graphe. Cliquer sur [tracer]. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 18/02/2011
