Sujet type BTS Machine de coupe pour tissu de matelas Présentation de la machine – Synoptique
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Lycée polyvalent Louis COUFFIGNAL 11, route de la Fédération 67025 STRASBOURG T2 CPI 2006 ­2007 Sujet type BTS Machine de coupe pour tissu de matelas Présentation de la machine – Synoptique La machine peut couper différentes longueurs de tissu pour réaliser des matelas. Elle coupe aussi les emballages, qui sont réalisés en plastique. Le sujet portera sur le ciseau de coupe de cette machine. Le synoptique ci­dessous représente de manière succincte cette partie de la machine. Rouleau tracteur Rouleau motorisé pour évacuer la coupe Le disque de coupe est entraîné par un ensemble moteur courant continu + adaptateur. Les caractéristiques techniques de l'adaptateur sont : ● Vitesse de sortie / Vitesse d'entrée = 2. La vitesse de sortie est celle du disque de coupe. ● Rendement = 0,5 La vitesse linéaire du disque de coupe est égale à 22 m/s pour le tissu. Le diamètre du disque de coupe est de 70 mm. Il coupe le tissu tous les 10 tours pour obtenir la longueur souhaitée. Le dispositif escamotable de la lame du ciseau n'est pas étudiée dans le présent sujet. Le profil du couple résistant Tr (régime permanent) en fonction du temps est défini par le chronogramme ci­dessous : Appropriation Dérouleuse personnelle Couteau du disque de coupe Tr Tcoupe 20 mNm t Longueur coupée L'effort de coupe est estimé à Fc = 5 N cpi2­bts2.doc / 14 févr. 2007 1 / 3 Lycée polyvalent Louis COUFFIGNAL 11, route de la Fédération 67025 STRASBOURG T2 CPI 2006 ­2007 Sujet type BTS 5 points 1. Calculer le couple résistant au moment de la coupe. 2. Calculer la vitesse de rotation (en tr/min) du disque de coupe. 3. Calculer la longueur de tissu coupée en régime permanent de production pour 10 tours du disque. 4. Calculer la puissance utile nécessaire au moment de la coupe du tissu et la puissance utile nécessaire pour vaincre les frottements mécaniques. 5. Choisir le moteur courant continu (documents techniques en annexes). Donner sa référence de commande et les principales caractéristiques. Argumenter les réponses par rapport au cahier des charges. Amplificateur de commande du moteur A l'aide des caractéristiques électriques fournies dans la documentation constructeur de l'alimentation (page 5/16); 4 points 6. Proposer le schéma de principe pour alimenter l'amplificateur. Ph personnelle Détermination du moteur courant continu N Schéma de principe + protections Alimentation 12 – 50 VDC Appropriation Transformateur 230V/??V Nota : ● Ce schéma de principe sera repris en physique pour en effectuer l'étude détaillée. La consigne vitesse est réglée manuellement avec un potentiomètre, tel que présenté dans la documentation constructeur de l'amplificateur (page 4/16). Lorsque la valeur sur l'entrée de consigne est de 10 V le moteur tourne à sa valeur nominale. 7. Déterminer la valeur de la tension de consigne pour que le disque de coupe présente la vitesse tangentielle de 22 m/s. cpi2­bts2.doc / 14 févr. 2007 2 / 3 Lycée polyvalent Louis COUFFIGNAL 11, route de la Fédération 67025 STRASBOURG Sujet type BTS T2 CPI 2006 ­2007 Précision de découpe 4 points Pour obtenir une précision réelle de 1 cm sur la longueur totale découpée (10 tours), il est demandé une précision de coupe à 1 mm près. La sortie du codeur incrémental est traitée par une unité de traitement non étudiée dans le présent sujet. 3 points Le rouleau « tracteur » synchronisé sur le disque de coupe bloque une fraction de seconde le tissu pour la coupe. Ce temps est suffisant pour que les morceaux de tissus s'espacent de environ 1 cm. 50 cm 1 cm A l'aide des documents constructeurs sur les capteurs, distribués en cours ; 11. Choisir un type de capteur qui permet de compter les morceaux de tissu découpés. 12. Proposer une solution constructive, en esquissant un croquis aussi détaillé que possible présentant la mise en oeuvre du capteur choisi. Comportement dynamique du moteur 4 points Le disque de coupe a une longueur de 55 cm. Il est en acier de masse volumique = 7,8 kg/dm3. Rappel : L'inertie d'un cylindre plein est donnée par la relation : J = mr2/2 avec m = masse et r = rayon du cylindre. L'inertie ramenée sur l'arbre moteur est donnée par la relation : Jarbre moteur = Jcharge*(Ncharge/Nmot)2 Le principe fondamental de la dynamique est donné par la relation : J*dΩ/dt = Tacc Appropriation Comptage des morceaux de tissu découpés personnelle 8. Déterminer le nombre de points minimal pour le codeur incrémental 9. Choisir le codeur incrémental et donner la référence de commande. Recalculer la précision réelle attendue. 10. Calculer la fréquence de sortie du codeur lorsque la découpe se fait à 22 m/s. Nous faisons l'hypothèse que le couple d'accélération est Tacc = Tdémarrage moteur – Trésistant permanent Le couple résistant permanent est le couple en dehors des coupes de tissu. 13. Calculer l'inertie ramenée sur l'arbre moteur. 14. Calculer l'inertie totale : charge + moteur (voir inertie dans la documentation constructeur du moteur). 15. Calculer le couple de démarrage du moteur. Attention, le moteur est associé au variateur de vitesse. 16. Calculer le temps de démarrage pour atteindre la vitesse tangentielle de 22 m/s. 17. Comparer cette valeur aux données thermiques du moteur. Conclure. cpi2­bts2.doc / 14 févr. 2007 3 / 3
