Sujet type BTS Machine de coupe pour tissu de matelas Présentation de la machine – Synoptique

Lycée polyvalent
Louis COUFFIGNAL
11, route de la Fédération
67025 STRASBOURG
Sujet type BTS T2 CPI
2006 -2007
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 ci-dessous représente de manière succincte cette partie de la machine.
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 ci-dessous :
L'effort de coupe est estimé à Fc = 5 N
cpi2-bts2.doc / 14 févr. 2007 1 / 3
A p p r o p r i a t i o n p e r s o n n e l l e
Dérouleuse
Rouleau tracteur
Rouleau motorisé
pour évacuer la
coupe
Couteau du disque de coupe
t
Tr
20 mNm
Tcoupe
Longueur coupée

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Louis COUFFIGNAL
11, route de la Fédération
67025 STRASBOURG
Sujet type BTS T2 CPI
2006 -2007
Détermination du moteur courant continu 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.
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.
cpi2-bts2.doc / 14 févr. 2007 2 / 3
Alimentation
12 – 50 VDC
Schéma de
principe +
protections
Transformateur
230V/??V
Ph
N
A p p r o p r i a t i o n p e r s o n n e l l e

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Louis COUFFIGNAL
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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.
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.
Comptage des morceaux de tissu découpés3 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.
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
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.
cpi2-bts2.doc / 14 févr. 2007 3 / 3
1 cm
50 cm
A p p r o p r i a t i o n p e r s o n n e l l e