Alexis LEGENDRE CMAO2 – 2012 / 2013 CONCEPTION D’UN INCLINEUR DE CAISSES M E M O I R E CQPM Chargé de projets en Conception Mécanique Assistée par Ordinateur Licence Professionnelle Production Industrielle Spécialité Conception Assistée par Ordinateur À l'attention de : DATE 27/08/2013 M. Julien BOUVET – chargé de projet (TUTEUR) M. Gilles HUGON – RESPONSABLE PEDAGOGIQUE
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M E M O I R E - DoYouBuzz · ETREM : spécialisé dans la machine spéciale, la robotique et la technologie du vide. SERIMECA : spécialisé dans la manutention technique, le convoyage
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Je tiens à remercier tout d’abord Éric MENOUD et Pierre LAVOREL qui m’ont embauché pour cette
année d’alternance et m’ont permis d’acquérir de l’expérience professionnelle.
Je remercie toutes les personnes qui m’ont accueilli à SERIMECA pour l’aide qui m’ont apporté dans
les différentes affaires, pour le temps qu’ils m’ont accordé pour m’expliquer des systèmes et des
solutions et pour leur confiance qu’ils ont placé dans mon travail.
Je remercie aussi les personnes travaillant en BE automatisme et en atelier qui m’ont accueilli et
n’ont pas hésité à me donner des conseils sur la conception pour faciliter le montage, éviter les
risques de montages impossibles et leurs informations intéressantes et importantes sur les systèmes
électrique à utiliser dans les différents cas.
Je remercie ensuite monsieur Pascal DESNEUX, qui travaille pour l’organisme de sécurité APAVE,
pour son aide qu’il m’a apporté durant la conception afin de respecter les directives machines, ainsi
que pour ces remarques très pertinentes lors de nos entretiens.
Je remercie aussi Serge HUMBERT, PDG d’Annecy Métal Service (AMS), pour ces conseils précieux
qu’il nous a offert pour la conception des différents châssis de la machine.
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1) PRÉSENTATION PERSONNELLE :
J’ai eu l’obtention d’un bac STI option mécanique durant l’année 2010 au lycée Louis LACHENAL
d’Argonay. J’en suis sorti avec l’envie de continuer dans ce domaine. J’ai par conséquent fait un DUT
Génie Mécanique et Productique à l’IUT D’Annecy-le-Vieux. J’ai obtenu ce DUT en juin 2012.
Grâce au stage de fin d’études que j’ai effectué à NTN-SNR je me suis tourné dans une formation de
technicien avec une formation en conception mécanique assistée par l’ordinateur. Cette formation
se déroule en alternance entre l’entreprise SERIMECA et TETRAS. Le contrat de professionnalisation
dure une année, d’octobre 2012 à septembre 2013.
Pour la suite je compte obtenir un emploi de chargé de projets dans une entreprise où je pourrais
avoir des responsabilités et continuer à apprendre et développer de nouveaux systèmes.
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2) L’ENTREPRISE :
A) Le groupe CARCAJOU : Il s’agit d’une holding qui a un capital de 570 000 € et réalise un chiffre d’affaire de 6,5 millions
d’euros environ.
Créée au début des années 90, l’entreprise a été rachetée par le groupe CARCAJOU en 2006. Ce groupe s’est spécialisé dans le domaine industriel et comprend principalement trois entreprises :
ALTAIIRE : spécialisé dans l’électrotechnique, l’automatisme et l’informatique industrielle.
ETREM : spécialisé dans la machine spéciale, la robotique et la technologie du vide.
SERIMECA : spécialisé dans la manutention technique, le convoyage et la transitique.
Ces trois entreprises sont indépendantes les unes des autres, cependant il arrive qu’elles soient
complémentaires. Elles deviennent alors prestataires les unes des autres.
B) SERIMECA J’effectue mon alternance dans cette entreprise.
L’entreprise est située à Annecy-le-Vieux, elle est ainsi proche de ces clients. Elle peut ainsi se
déplacer sur site rapidement. SERIMECA compte 15 personnes dont 6 personnes au service bureau
d’études. Il s’agit d’une SAS au capital de 67 000€.
I) Historique
•Déménagement des locaux au parc de
Glaisins, à Annecy-le-vieux.
Juillet 2007
•Rachat de l'entreprise par le
groupe CARCAJOU.
Fin 2006
•M. GEORGES rachète la totalité des parts
de SERIMECA. L'entreprise devient
indépendante et devient alors une
SARL.
1997
•Expansion de l'entreprise à travers la création d'un site
à Charvonnex sous le nom de SERIMECA.
Début des années 90
•Création de l'entreprise
SERIMATEC basée à Rouen.
1987
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SERIMECA TETRAS 8/40
Les principaux produits proposés par l’entreprise sont :
Manipulateur
Élévateur
Table de stockage : TABLIMECA
Convoyage à bande à écailles en plastique : IMECA et ELIMECA
Convoyage à bande à écailles métalliques : MAXIMECA
Automatisme
II) Les produits
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55%
23%
14% 4% 1% 3% Sous-traintance automobile
Industrie
Fabricant de machines
Alimentaire
Pharmaceutique
Décolletage
Réception du cahier des charges.
Entretien avec le client pour définir les besoins ; dans le cas où un cahier des charges n’est
pas défini ou pour l’enrichir.
Envoi d’un devis au client. Lors de l’envoi de ce devis, une pré-étude a déjà été menée, des
choix technologiques ont déjà été définis.
Après acceptation par le client, commencement de l’étude.
Pendant l’étude, des jalons ont été fixés avec le client pour une validation des études et des
choix.
Fabrication des pièces avec différents sous-traitants.
Les commandes des composants standards sont menées conjointement.
Assemblages, mises en service et tests des machines dans l’atelier de SERIMECA.
Passage de l’organisme de sécurité.
Livraison et installation sur site.
Notices techniques, déclaration de conformité, rapport de l’organisme de sécurité et
nomenclatures sont fournies au client.
Service après-vente avec intervention sur site.
Près de 60%des affaires de SERIMECA sont des commandes passées par le secteur de l'industrie.
Cependant l’entreprise fournit des prestations pour un grand nombre d’entreprises issues de
secteurs d’activités différents. Voici les principales entreprises en fonction de leur secteur d’activité :
Sous-traitance automobile : NTN-SNR, SANDEN, Renault Trucks…
Industrie : SALOMON, FOURNIER MOBALPA, STAUBLI …
Fabricant de machines : Nodier EMAG, ALMO…
Alimentaire : ENTREMONT, NESTLE …
Pharmaceutique : NOVARTIS …
Décolletage : PERROTTON …
III) Ses prestations
IV) Ses clients
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CHARGE DE PROJET
RESPONSABLE
SITE
DIRECTION GENERALE CARCAJOU
SERIMECA
DIRECTEUR TECHNIQUE
BE mécanique
TUTEUR
(J. BOUVET) Alexis
LEGENDRE
BE automatisme Achats
ADMINISTRATION ATELIER
Monteurs Electriciens
ALTAIIRE ETREM Commercial
Nos clients ont différents besoins. La plupart de ces exigences concernent la qualité de notre
matériel. Elles se caractérisent par :
Une grande robustesse pour une durée de vie importante.
Une performance adaptée aux besoins.
Une adaptation rapide pour les changements de séries.
Conformité aux normes de sécurité et d’ergonomie.
Une maintenance rapide pour arrêter le moins de temps la ligne.
Les autres exigences concernent les services que SERIMECA proposent :
Un SAV rapide et performant.
Une réponse rapide et claire aux consultations.
Une intégration des matériels des clients
Le chemin en rouge représente ma position dans l’entreprise.
Le service commercial travaille pour le groupe alors que les achats sont sous la responsabilité du
directeur technique.
V) Organigramme
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3) ECHANTILLONS DE DIFFÉRENTS TRAVAUX EFFECTUÉS :
Trois lignes de rectification
Trois lignes de rectification :
Polyvalente ; 8 types de bagues différentes.
Changements de séries rapides.
Mise en place d’un retourneur spécifique à un type de bagues à la fin de la ligne.
Conception de nouvelles goulottes.
Ligne nouvelle génération de bagues, Brésil
Ligne nouvelle génération de bagues, Brésil :
Trois types de bagues nouvelle génération différentes.
Changements de séries rapides.
Nouvelle table de stockage avec sortie par élévation.
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Support d’éclairage et accessoires
Support d’éclairage et accessoires :
Position sur les trois axes des lampes est modifiable à souhait.
Position angulaire des lampes est réglable.
Permettre la fixation de différents accessoires.
Aucun pied dans la zone de travail. Fixation uniquement sur les convoyeurs déjà existant.
Quatre convoyeurs bi-chaînes
Quatre convoyeurs bi-chaînes :
Reprise d’une ancienne affaire pour modification et amélioration suite à une nouvelle commande.
Modification des capteurs et des butées.
Sécurisation de la fin de course du tiroir.
Risque d’écrasement de doigts entre deux pièces à supprimer.
Amélioration du guidage.
Sécurisation du circuit pneumatique.
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4) PRÉSENTATION DU PROJET En raison de la mise en place d’une nouvelle ligne de rectification, NTN-SNR avait besoin d’une
nouvelle ligne de transitique et a demandé un système de décaissement. Pour améliorer l’ergonomie
et faciliter le décaissement des pièces, le client voulait un inclineur dont l’axe de rotation serait situé
au même niveau que la transitique.
Les inclineurs de caisses existants ne proposent que des axes de rotations au niveau du sol. Il a donc
fallut en concevoir un nouveau. En vue de la complexité de la conception, l’affaire a été séparée en
deux, d’une part la transitique et d’autre part le basculeur de caisses.
Avec l’aide du chef de projets j’ai conçu le basculeur de caisses. La problématique de ce projet est de
réaliser une machine permettant la rotation d’une caisse sans élévation. L’axe de rotation doit se
situer au même niveau que le convoyeur avec lequel il sera utilisé. Il doit être en accord avec la
conception de la transitique qui l’entoure, son implantation et l’énergie utilisé. Durant la conception
il faut bien sûr respecter les règles de sécurité et d’ergonomie.
A) Cinématique de l’inclineur
La cinématique présentait par le client nous permet de visualiser son besoin. Ce schéma met aussi en
avant le manque d’une élévation, le mouvement que doit décrire la caisse est une simple rotation.
Comme on peut le voir l’axe de rotation de la caisse doit se trouver au niveau du coin supérieur
comme défini dans le cahier des charges.
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B) Contexte Lors de la pré-étude des solutions technologiques ont déjà été définies dès juillet. Le client a accepté
le devis et a fourni un nouveau cahier des charges en septembre. Il s’agit donc du cahier des charges
que j’ai pris en compte pour ma conception.
Lors de mon arrivé dans l’entreprise fin septembre, le chef de projets avait déjà entamé l’étude et j’ai
repris l’affaire dont le mécanisme général avait été défini, comme présenter ci-dessous.
Antérieurement j’ai pris connaissance du projet ainsi de la ligne de transitique avec laquelle il sera
implanté. Durant toute l’étude je devrais collaborer avec les chargés de projet qui travaillent sur
cette transitique. Je me dois aussi de respecter les solutions proposées et qui ont été validées par le
client.
C) Présentation du cahier des charges Le cahier des charges qui m’a été fourni par le client, est disponible en annexes n°2.
Je vais en faire une présentation dans les chapitres suivants.
Cependant durant la conception il y eu des jalons avec le client et l’organisme de sécurité. Il y a donc
eu des modifications à apporter au mécanisme. Je vous présenterai les modifications que j’ai dû
apporter durant le chapitre concernant le déroulement du projet.
à la Directive européenne « Machines » n° 2006/42/CE
à la Directive « CEM » 2004/108/CE
aux obligations légales du pays où il sera utilisé
Le moyen devra être marqué CE (rivetée sur bâti ou armoire électrique). Un certificat de
conformité aux directives sera fourni. (annexe n°7)
K) Validation des études Prise en compte sécurité du moyen (validation analyse de risque du fournisseur).
Validation des procédés utilisés.
Architecture du système de commande et des principaux actionneurs.
Nomenclature matériel
Analyse fonctionnelle détaillée
Plan d'ensemble, de détails et /ou d'implantation.
L) Encombrement Aucune contrainte d’encombrement n’est définie. La seule exigence dimensionnelle est d’obtenir
une machine compacte.
Cependant l’inclineur conçu est associé à une ligne de transitique qui est en conception
parallèlement. Les contraintes de dimensions sont donc en fonction de la conception de cette ligne.
M) Caisse concernée par l’étude Il s’agit d’une caisse standard de NTN-SNR, la caisse CM22. Les dimensions de cette sont :
L650xl650xH745.
Le plan de cette caisse est disponible en annexe 3.
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5) ETUDES DU PROJET
A) Présentation de la machine
L’inclineur de caisses permet la rotation d’une caisse possédant un nombre quelconque de pièces
afin de faciliter et de rendre le travail de ces utilisateurs plus ergonomique. Il met en rotation une
caisse sans élévation de celle-ci. La mise en mouvement de la partie mobile est transmise par une
transmission par chaînes. Les charges étant importantes, la transmission par chaînes se fait de façon
symétrique afin de réduire les efforts sur chacune.
L’utilisateur appui sur le bouton monté ou descente pour la mise en rotation de la caisse et le relâche
pour stopper le mouvement. La caisse reste alors en position jusqu’à ce que l’utilisateur donne un
nouvel ordre.
Le changement de caisses se fait par l’arrière de la machine et à l’aide d’un chariot. Des centreurs ont
été placés pour aider la mise en place.
Dans cette étude je vais détailler les solutions des différentes parties :
La motorisation de l’inclineur.
La partie mobile du système.
La partie fixe.
Motorisation
Châssis fixe
Châssis mobile
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B) Présentation des solutions apportées par le devis Les solutions apportées par le devis ne sont qu’une ébauche de l’inclineur. Cependant je suis parti de
cette ébauche pour concevoir la machine. Les changements notables apportés lors de la conception
sont :
Modification de la motorisation suite à la réunion de préconception avec l’organisme APAVE.
Le plan de l’ancienne motorisation et le rapport de l’organisme APAVE sont disponibles dans
les annexes 5 et 6 respectivement.
Évolution du châssis pour la fixation de tous les dispositifs (paliers, tendeurs, moteur,
capteurs, carters …)
Évolution des châssis fixe et mobile avec l’aide du chaudronnier.
Évolution des carters pour avoir un système le plus compact.
C) Étude de la motorisation Suite à l’assistance de l’organisme APAVE lors de la conception, la motorisation a été totalement
revue.
Dans la version précédente, l’arrêt et le blocage entrainant la partie mobile se faisaient à l’aide d’un
criquet. Le risque principal soulevé par l’intervenant est que le centre de gravité du criquet n’est pas
bien positionné pour assurer le blocage systématique du palier. De plus avec sa position à la
verticale, il est difficile d’assurer le bon fonctionnement ; il faudrait commander la rentrée et la sortie
du criquet. Ensuite le criquet ne permet d’arrêter la rotation à certaines positions et non à un angle
quelconque. Enfin le système reste compliqué pour un simple arrêt en rotation.
Suite à un entretien avec l’automaticien du BE, il a été décidé que la mise ou l’arrêt en rotation est
commandé par l’impulsion ou le relâchement du bouton poussoir. Enfin pour assurer le blocage de
cette position j’ai choisi d’utilisé un moteur avec frein. Le nouveau moteur utilisé m’a été conseillé
par le responsable technique, monsieur BLANC, afin de résister à la charge et en fonction de ce que
Palier gauche Palier droit
Moteur et
chaînes primaires
Arbre de
transmission
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SERIMECA TETRAS 22/40
l’entreprise a l’habitude de commander. Les données techniques sur ce moteur sont disponibles dans
l’annexe 7.
Avec ce nouveau moteur j’ai calculé la masse maximale de la caisse à soulever à 500 kg. Le détail des
calculs sont disponible en annexe 8.
Avec ce choix il nous est conseillé par l’APAVE de doubler les chaînes primaires et de contrôler en
permanence l’état de toutes les chaînes pour parer les risques de cassures.
Avec ces charges importantes j’ai utilisé des chaînes doubles afin de prévenir des cassures
prématurées.
Voici le palier tel qu’il est à présent, sans le système de criquet. Ici
le capteur de cassure de chaîne n’est pas représenté.
Le système de réglage de la position des dents permet de régler la
profondeur de rentrée des dents du pignon d’entrainement (à
droite sans chaîne) par rapport à la position des dents de la chaîne à
pattes présente sur le châssis mobile. C’est grâce à ce réglage que l’on assure le bon fonctionnement
du système. Le palier est fixé sur le châssis fixe et le châssis mobile est en liaison pivot avec celui-ci.
Les défauts engendrés par la découpe des tubes composants le châssis et leurs soudures m’obligent à
avoir un réglage du palier pour assurer l’entrainement.
La tension des chaînes est assurée par un bras tendeur.
Le plan de la nouvelle motorisation est disponible en annexe 9.
Chaîne secondaire
Chaîne primaire
Capteur cassure de
chaîne
Moteur avec frein
Système de réglage de la
position des dents
Pignon d’entrainement du
châssis mobile
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D) Étude de la partie mobile
Lors du devis, le principe de fonctionnement de cette partie a été déjà défini. Je n’ai eu qu’à définir le
châssis, les segments sur lesquels se fixent les chaînes à pattes et la cartérisation.
Les segments sont composés de deux tôles soudées et permettent la liaison entre la partie fixe et le
châssis mobile. Dans l’arc de cercle viennent se fixer les chaînes à pattes pour la transmission (ici
représenter en rouge).
Les axes de rotation sont fixés sur les segments. Pour assurer au
mieux la coaxialité, leur position est réglable par des oblongs.
La position des axes m’est imposée par la contrainte du client. Il
faut que l’axe de rotation de la caisse CM22 soit au niveau de
son coin supérieur et au niveau du convoyeur.
Le procédé de fabrication du châssis et des segments ne permet
pas d’avoir une position définie de l’axe essentiellement à cause
de la dilatation due aux soudures.
Ce réglage est suffisant pour assurer le fonctionnement. Il a
d’ailleurs été validé par le responsable du projet.
Segment Centreur
Châssis mobile
Axe de rotation
Trappe d’accès à la
transmission
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SERIMECA TETRAS 24/40
Pour le bon fonctionnement de l’inclineur, l’axe de
rotation doit être normal au plan formé par le flanc du châssis. Dans la conception, il y a donc une
contrainte géométrique de parallélisme entre les deux flancs du châssis mobile afin d’avoir les deux
axes de rotation parallèle.
La cartérisation présente sous les segments supprime les zones de cisaillements lors des
mouvements du châssis.
Sur les segments viennent se fixer les plaques de capteur afin de détecter les fins de course haut et
bas.
E) Étude de la partie fixe
Barre de levage
Bras tendeur Crapaud de fixation Fixation moteur
Axe de rotation
Plan parallèle au flanc du
châssis et au segment.
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SERIMECA TETRAS 25/40
Voici la partie fixe de la machine avec et sans la motorisation et sans la partie mobile. Ici la
cartérisation n’est pas représentée.
La partie fixe permet d’assurer plusieurs fonctions :
Supporter le poids du système et faire la liaison avec le sol.
Fixer les différents accessoires permettant le bon fonctionnement.
Fixer la motorisation, la transmission par chaînes et avoir la liaison pivot du châssis mobile.
Fixer toute la cartérisation.
Ranger les barres de levages permettant la manutention et la maintenance.
F) Étude des châssis Lors de la conception, moi et le responsable du projet avons fait des réunions avec le sous-traitant
qui nous fabrique nos châssis. Lors de ces réunions, il nous a donné des conseils pour assurer les
différentes contraintes géométriques. Il nous a expliqué comment il va fabriquer et souder les châssis
et comment nous devrions les concevoir.
Le châssis fixe permet de fixer et de faire les liaisons entre tous les mécanismes de l’inclineur.
Sa conception permet d’accueillir la partie mobile en limitant les fléchissements à cause de la charge.
Les renforts permettent la fixation des paliers de roulements et de rigidifier le châssis afin de
supporter la masse. Les renforts du bas ont une deuxième fonction, ils permettent une soudure plus
facile pour obtenir la perpendicularité entre les flancs et la base du châssis. Cette contrainte
géométrique résulte de l’obligation d’avoir les axes des roulements parallèles pour assurer la liaison
pivot du châssis mobile.
I) Le châssis fixe
Fixation du palier
Renfort pour fixer
les roulements
Rangements des barres de levage
Fixation anneau
de levage
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SERIMECA TETRAS 26/40
Le châssis mobile permet d’accueillir le contenant et de fixer les différentes pièces servant au
mécanisme.
Les U de maintien permettent de soutenir la caisse lors de la rotation. Ils forment un plan d’appui sur
la face avant de la caisse.
Les drageoirs permettent de centrer la caisse dans le châssis lors de sa pose par le chariot et de la
caler lors de la rotation. Lors de la descente ils permettent aussi d’éviter que la caisse ne bascule en
arrière.
Les renforts permettent de faciliter les soudures et d’obtenir des flancs parallèles.
G) Calcul par élément fini
Pour le calcul d’éléments finis sur le châssis de l’inclineur j’ai procédé
à des simplifications :
- Enlèvement des inserts et trous de passage.
- Les bossages et plaques de support.
- Les pattes et les embouts de fermeture.
La charge exercée par les paliers sur le châssis serait trop compliqué à
modéliser. J’ai donc transférer les efforts sur les profils du châssis en
essayant d’être au plus juste par rapport au système réel.
II) Le châssis mobile
I) Le châssis fixe
Drageoir U de
maintien Renfort
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Puisqu’il s’agit d’un ensemble en mécano-soudé, j’ai utilisé un maillage de poutre simple au lieu de
rester en volumique.
Les calculs me montrent que le châssis est surdimensionné puisque les contraintes axiales maximales
subies sur l’ensemble des profils est égale à 4.1MPa.
Afin de vérifier que les axes de rotation de l’inclineur sont correctement dimensionnés, j’ai vérifié
que les contraintes subies ne sont pas trop importantes. J’ai donc fais un calcul préliminaire sur
papier avant de vérifier mes calculs par l’élément fini.
a) Calculs préliminaire à la main
Par sa conception, l’inclineur est symétrique ; par conséquent les forces sont également réparties à
droite et à gauche de la machine avec l’hypothèse que le centre de gravité de l’ensemble {partie
mobile + caisse CM22} se situe sur le plan de symétrie. Voici donc l’ensemble que j’utilise pour les
calculs :
Suite au calcul fais précédemment pour vérifier le nouveau moteur, je sais que le poids P=6760 N.
Dans ce problème je ne prends que la moitié du système ; par conséquent le poids P’=P/2=3380 N.
Je cherche la force exercé sur l’axe au point A.
II) L’axe de rotation
P’
FA
FB 705 mm
330 mm
MA
MB
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Hyp : Système statique et en équilibre.
MA-> = 0-> MB-> = 0-> ∑F-> = 0->
Le détail des calculs sont présents sur l’annexe 17.
Les résultats obtenus me montrent que la force au point A est égal à 1798 N.
L’axe de rotation est représenté ci-contre.
Pour la simplification des calculs des contraintes j’ai simplifié la pièce
par une poutre. Il s’agit ici de sollicitation en flexion simple.
L=60mm Point E -> Point à l’encastrement.
ME = FA x 60x10-3 = 1798 x 60x10-3 = 107.88 N.m
Le détail des calculs des contraintes est toujours disponible en annexe 17.
Les résultats obtenus montrent que la contrainte normale suivant l’axe x est de 17.2MPa. Les calculs
montrent aussi que l’axe de rotation est surdimensionné puisque au minimum son diamètre doit être
de 10.6mm.
b) Calculs par éléments finis
L’axe de rotation de l’inclineur est déjà assez simple, je n’ai pas eu besoin de faire de simplification
sur la pièce.
J’ai choisi de gardé une pièce volumique pour les calculs plutôt que
de simplifier par un modèle poutre. Ainsi j’espère obtenir des
résultats plus justes que mes calculs précédant.
Afin de bloquer la position de l’axe j’ai imposé ces déplacements :
Appui plan sur la face des perçages ; soit face d’appui de la
pièce.
Centrage court sur le cylindre (au premier plan) ; soit le centrage de la pièce.
Un déplacement horizontale nul imposé afin de bloquer en rotation la pièce ; soit les vis de
fixation.
Les résultats obtenus montrent bien que mes calculs préliminaires sont relativement proches de la
réalité et que l’axe est bien surdimensionné. Ainsi la contrainte maximale trouvée est de 21.7 MPa.
Cette contrainte est d’ailleurs concentrée sur une zone de l’épaulement ce qui peut me faire croire
que la contrainte réel dans la pièce est plus faible.
FA
FE
ME
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H) Étude de la cartérisation La cartérisation doit permettre de supprimer tous les risques pour l’utilisateur et notamment les
zones de cisaillement liées au mouvement de l’inclineur. Elle doit être minimale et aussi être au plus
proche du mécanisme pour obtenir la machine la plus compact possible.
Voici la cartérisation de la machine dans ces différentes positions, basses et hautes.
Il n’y a aucune cartérisation à l’arrière de la machine pour permettre de charger la caisse.
Les LEXAN présent sur les côtés de l’inclineur de caisses permettent un contrôle rapide et visuel des
différentes parties de la transmission.
Une plaque de protection est présente entre la
transmission par chaînes et la partie mobile pour
empêcher d’accéder au mécanisme lorsque
l’inclineur est en position haute. Comme on peut le
voir ci-dessus, sur l’image de droite, en position
haute l’accès est libre sous le châssis mobile, il faut
donc sécuriser. De plus cette plaque permet de
séparer partie fixe est partie mobile afin de s’assurer
que même en cas de cassure de chaînes ou de
défaut sur une partie, rien de ne peut endommager
l’autre partie.
Les normes de sécurité que j’ai utilisée pour
concevoir la cartérisation sont disponibles en annexe
10.
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I) Calcul de la masse de la caisse admissible Le moteur utilisé a été choisi par le responsable de projet par conséquent il doit convenir à notre
besoin. Cependant j’ai décidé de vérifier qu’elle est la masse maximale de la caisse que l’on peut
soulever.
Pour ce faire j’ai fait un tableau de calcul sur Excel. Voir l’annexe 8.
Pour se faire j’ai pris les données techniques du moteur :
Puissance moteur = 370W
Couple en sortie d’arbre moteur = 137 N.m
Vitesse de rotation de l’arbre moteur = 16 tr/min
Ainsi que les différentes caractéristiques des pignons utilisés pour la transmission par chaînes :
Øprim pignons en sortie du moteur : 81.27 mm
Øprim pignons de la transmission : 101.41 mm
Øprim pignons entrainant la couronne : 101.16 mm
Rayon primitif de la couronne : 725 mm
Je suis partie de l’hypothèse qu’il n’y a pas de pertes de puissance dans une transmission par chaînes. J’ai donc calculé pour chaque étape la puissance mécanique en faisant le produit du couple avec la
vitesse angulaire : P=C x Les résultats sont visibles sur la colonne de droite. Ainsi on peut s’apercevoir que la puissance
mécanique reste inchangée dans toute la transmission.
Avec le diamètre des pignons j’ai calculé le rapport de réduction entre les pignons en sortie de
moteur et les pignons de transmission. Ce que j’ai appelé « pignon motrice » est le pignon en contact
avec la couronne et entrainant la rotation. Le rapport entre le pignon de transmission et le pignon
moteur est égale à 1.002 environ ; par conséquent je l’ai considéré comme égale à 1.
À la suite des différents calculs j’ai obtenu le couple du
pignon qui entraine la couronne. La suite du calcul est
un simple problème de statique. J’ai choisi de placer le
centre de gravité de la caisse à égale distance (par
rapport à un axe horizontale) de la couronne et de
l’axe de rotation. Comme schématiser ci-contre A=B.
Ainsi la force verticale exercée sur la couronne
équivaut à 3380 N.
Par conséquent le poids (en N) admissible par le
système est égal à 6759 N ; soit une masse de 675.9
Kg. Ce poids correspond aussi à la somme des poids de
chacun des ensembles mobiles.
J’ai donc soustrait à cette valeur, la masse de l’ensemble mécanique mobile. Cette masse est
obtenue par la fonction « propriétés de masse » du logiciel Solidworks. Elle est égale à 168 Kg.
A B
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SERIMECA TETRAS 31/40
Ainsi la masse de la caisse maximale admissible par le système est égale à 507.9 Kg. Cette valeur est
cohérente par rapport aux tests qui ont été fait sur les inclineurs. (Voir chapitre 6.C) Lors des essais
les moteurs ont montrés une légère faiblesse à soulever les 500Kg de la caisse pour le test de
statique. Cette faiblesse est probablement due à l’appréciation de la charge de la caisse qui n’est pas
précise, il se peut que la masse réelle lors du test soit légèrement supérieure.
J) Étude économique Pour des raisons de confidentialité je ne peux pas vous donner des chiffres réels. Cependant après
étude je peux vous fournir des pourcentages et une échelle de prix pouvant aider à la compréhension
de cette étude.
Le client voulait 3 inclineurs de caisses pour sa ligne d’usinage TU16. Il nous a donc fallut les
concevoir et pour cela nous avons réalisés 3 prototypes qui ont été livré chez le client.
Le bilan économique, pour la réalisation de ces 3 inclineurs, fait perdre de l’argent à SERIMECA. La
marge pour payer les charges fixes, sans les bénéfices de l’entreprise, s’élève à 15,6% au lieu des 20%
désiré. Cependant la réalisation de ces inclineurs de caisses fait partie du projet de la nouvelle ligne
TU16 qui elle a produit une marge de 31,8%. Par conséquent les pertes engendrées par la réalisation
des inclineurs sont compensées par le bénéfice effectué par la nouvelle ligne.
De plus le client désirait rapidement ces 3 inclineurs de caisses, par conséquent nous avons été
obligés de faire 3 prototypes. Il aurait fallu avoir plus de temps et réaliser un prototype puis les
autres inclineurs une fois que la machine serait terminée, pour espérer ne pas perdre d’argent. Dans
ce cas les heures passées en bureau d’études et en atelier n’aurait pas été payé 3 fois mais qu’une
seule fois (les deux autres auraient été plus rapide puisqu’il n’y aurait plus de modification à
apporter).
Malgré les pertes provoquées, cela reste un bénéfice pour l’entreprise puisque désormais elle
dispose d’un nouveau produit standard dans leur catalogue. Lors du prochain achat d’un inclineur de
caisses SERIMECA ne fera plus de pertes mais des bénéfices. Il n’y aura plus d’études à apporter (sauf
améliorations) et le travail en atelier sera plus rapide à présent.
Comment expliquer cet écart entre la marge réelle et la marge souhaité sans les bénéfices.
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SERIMECA TETRAS 32/40
Mécanique Électrique
Achat BE Atelier Site Achat BE Atelier
MAXI AU DEVIS
15 845€ 52 h 102 h 14 h 3 308€ 17 h 58 h
Pourcentage d’écart
22,1% -7,2% 31,5% -7,7% 10,6% -3% -103,5%
Il en résulte que le temps passé en atelier pour le montage et la modification des pièces ont fait
prendre du retard au projet. L’achat de nouvelles pièces et composants a contribué à augmenter
notre prix de revient des machines. Cependant il y a un rapport entre électrique et mécanique, des
modifications dans l’un peut entraîner des modifications dans l’autre. Comme il s’agit de 3
prototypes, nous avons passé du temps à faire des modifications pour améliorer la machine.
Lors de la prochaine réalisation d’un inclineur le temps passé en atelier, l’argent dédié aux achats et
l’estimation des coûts seront plus juste par rapport à la réalité, et cela nous permettra de dégagé des
bénéfices dès la prochaine vente.
Tout le détail de cette étude économique est disponible dans l’annexe 11.
Alexis LEGENDRE CMAO 2
SERIMECA TETRAS 33/40
6) REALISATION DU PROJET
A) Commandes Pour les commandes des pièces dessinées et des composants standards je n’ai pu contribuer que
brièvement.
J’ai réalisé la nomenclature, les plans de détails et les plans d’ensembles pour le montage, mais je
n’ai pas pu participer à la partie choix des fournisseurs et commandes. Par soucis de rapidité et par
habitude avec les fournisseurs, le responsable de projet a passé lui-même les commandes pendant
que j’étais en cours à TETRAS. Ainsi il a pu négocier les prix et les délais de livraison.
B) Montage et modification de la machine Lors du montage des inclineurs nous avons commencé par monter une seule machine. Il y a eu des
problèmes dans la livraison des pièces mais sans grande gravité sur le délai. Il y a eu des
complications pour le montage de pièces soit parce que le montage était trop compliqué, soit causé
pas la déformation des pièces suite aux soudures. Les pièces ont été modifiées en atelier et je les ai
corrigées sur le plan 3D.
Une fois que les modifications apportées et le montage d’un inclineur étaient terminées, nous avons
pu effectuer les mêmes opérations sur les deux autres inclineurs mais en étant plus rapide et
efficace.
Pendant ce temps j’ai rédigé le dossier machine contenant :
Une nomenclature détaillée des pièces d’usures et des composants du commerce.
Une notice technique mécanique ainsi qu’une notice technique automatisme.
Description des maintenances préventives à respecter pour le bon fonctionnement de la
machine.
Description des opérations à faire pour effectuer toutes les opérations de maintenance.
Description des opérations et des précautions à prendre pour l’installation et l’utilisation des
inclineurs.
Description mécanique et électrique du fonctionnement normal de la machine.
Déclaration de conformité CE.
Un rapport vierge de l’organisme de sécurité.
C) Passage de l’organisme de sécurité Une fois que les 3 inclineurs ont été assemblés, nous avons fait venir l’organisme de sécurité afin
d’attester que la machine respecte bien les directives européennes machines et qu’elle est
totalement sécurisée.
Pour cela nous avons fait appel à monsieur Pascal DESNEUX, précédemment venu à SERIMECA lors
de la phase de conception afin de nous prodiguer des conseils.
Alexis LEGENDRE CMAO 2
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Comme il s’agit d’un appareil de manutention pour pivoter une caisse et faciliter la prise de pièce par
l’utilisateur, des essais doivent être réalisé sur les inclineurs afin d’attester que la machine soit
conforme aux directives européennes machines.
Le premier essai consiste à effectuer une course complète avec une charge 1.10x plus grande que la
charge maximale autorisé. Pour l’inclineur la charge maximale admissible est de 400 kg (on a gardé
un coefficient de sécurité par rapport à la capacité de levages du moteur frein), donc cette charge
d’essai en dynamique s’élève à 440 kg.
Avec la même charge l’inclineur doit pouvoir freiner en descente sans donner d’à-coups ou osciller
lors de l’arrêt. Ce test est fait plusieurs fois dans différentes conditions :
Freinage et arrêt normal en fonctionnement normal de la machine.
Freinage et arrêt en urgence par une pression sur le bouton arrêt d’urgence. L’inclineur doit
rester en position malgré la coupure totale d’énergie.
Freinage et arrêt en cas d’une coupure d’énergie générale (exemple panne d’électricité).
Le second essai réalisé sur les inclineurs concerne le maintien en position de la charge quel que soit
l’état de fonctionnement. Cet essai se déroule en deux parties :
1) Supporter une charge en position haute. Cette charge devras être égale à 1.25x la charge
maximale autorisé (soit ici 500 kg). L’inclineur doit rester en position haute pendant au moins
1 heure. À la fin de ce lapse de temps il ne doit y avoir aucune déformation permanente ou
de glissement du frein.
2) Supporter cette même charge en position de démarrage, soit incliné d’un angle de
10°environ par rapport à la position basse. Ce test dur ¼ d’heure et aucune déformation
permanente ou glissement du frein ne doit apparaitre. Ce test d’1/4 d’heure peut être réalisé
autant de fois que nécessaire.
Des essais en mode « dégradé » ont été faits sur les 3 inclineurs. Ce mode « dégradé » est en réalité
une simulation d’un état de la machine qui n’est pas normal. Cela peut être perçu par le
fonctionnement de la machine lorsqu’une chaîne est cassée, par exemple.
Pour ce faire nous avons enlevé tout d’abord une chaîne primaire (en sortie de moteur) puis une
chaîne secondaire (transmission du mouvement jusqu’à la partie mobile de la machine). La
simulation de ces cassures de chaînes n’ont pas été faite en même temps, soit la chaîne primaire a
été enlevé, soit c’était la chaîne secondaire.
Dans ce test l’inclineur doit pouvoir faire une course complète avec 100% de la charge (soit 400kg)
avec une chaîne manquante.
I) Essais capacité de charges dynamiques
II) Essais capacité de charges statiques
III) Essais en mode « dégradé »
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Les résultats des essais sont celle que j’attendais. L’inclineur n’a montré aucune défaillance et a
réussi tous les essais.
D) Contrôle du client Après le passage de l’organisme de sécurité, le client est venu à SERIMECA pour attester que les
inclineurs respectent ces attentes et qu’il nous donne la permission de venir sur site livrer et installer
les inclineurs.
Suite à sa visite nous avons eu le procès-verbal nous donnant l’autorisation de livrer les machines.
Cependant le client nous a aussi donné une liste de points qu’il souhaiterait être améliorés. Ces
remarques peuvent être un souhait d’améliorer les indications visuelles ou de renseigner plus en
détail la notice technique.
Le détail de ces modifications apporté par le client est disponible dans l’annexe 14.
IV) Résultats des essais
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7) SYNTHÈSE ANALYSE DES RESULTATS Voici les différentes remarques que je peux faire par rapport au cahier des charges.
FONCTIONS CRITERES VALEURSObjectif
atteint ?Remarque Remède
FP1Angle
d'inclinaison0<α<90° 0<α<80°
Avec un angle de 90° il y
a un risque pour que des
pièces tombe de la
caisse.
FP2Risque pour
l'opérateur0 risque Non
Il reste notamment un
risque pour les
personnes marchant
dans l'atelier. L'arrière de
la machine reste ouvert
pour le passage de la
caisse mais les
mouvements de celle-ci
peut blesser une
personne passant
derrière à ce moment.
Mise en place de
marquage au sol zébré
(jaune et noir) pour
signaler la présence d'un
risque. Ajout aussi d'un
signal lumineux pour les
personnes se trouvant
derrière la machine pour
leur signaler le
mouvement de la caisse
FC4
2 inclineurs
de caisses
accolés et
indépendants
Oui
Suite à l'utilisation d'un
moteur frein, il a fallut
rallonger de 100 mm le
convoyeur associer aux
inclineurs.
FC7
Temps
d'enlèvement
de la machine
10 min
Problème de fixations
des spits lié à la
cartérisation trop proche.
Fixation au sol à l'aide de
crapaud qui pincent les
pattes du châssis.
FC8
Risque de
défaut
mécanisme
suite à un
choc
0 risque
Le mécanisme étant sur-
dimmensionnné il ne
devrait pas y avoir de
problème.
Le client est très content du résultat et les opérateurs les utilisant en sont satisfaits. Il est probable
que lors e la mise en place d’une nouvelle ligne, il nous demande de leur fournir un inclineur de
caisses.
Cependant il est vrai que la réalisation de ces trois inclineurs à faire perdre de l’argent à l’entreprise.
Ceci est lié aux différentes modifications mécaniques et électriques faites à la mise en marche des
machines. Pour SERIMECA comme pour moi-même, la réalisation de ces machines est une
nouveauté, il s’agit donc de trois prototypes que nous avons livrés. Comme je l’ai expliqué dans le
chapitre 5.J (Étude économique) maintenant l’entreprise possède un nouveau produit qu’il peut
proposer à ces clients et elle gagnera de l’argent à partir du prochain inclineur vendu.
Alexis LEGENDRE CMAO 2
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SERIMECA peut maintenant améliorer ce produit et l’optimisé pour gagner de l’argent sur la
fabrication et lui permettre de soulever une charge plus importante.
Du point de vue du planning nous avons du retard sur la date prévu au départ. Comme écrit sur le
cahier des charges, la mise en production devait se faire durant le 4ème trimestre 2012. Cependant la
livraison des 3 inclineurs s’est fait durant la dernière semaine de janvier 2013.
Ce retard s’explique par le manque de connaissance de l’entreprise et de moi-même sur ce type de
machines. L’étude mécanique et électrique ont pris plus de temps que prévu suite aux différentes
modifications apportés et aux réunions effectué avec le client ou l’organisme de sécurité. De plus,
comme j’ai pu le constaté en faisant l’étude économique, le travail en atelier fût plus long que prévu
suite aussi à des modifications de composants mécaniques et électroniques.
Ce retard n’est pas devenu un problème important pour le client puisque les inclineurs permettent
d’approvisionner la ligne de façon ergonomique. Le manque de ces appareils n’empêche pas le
fonctionnement de la ligne.
CONCLUSION PERSONNELLE
Cette année passée à SERIMECA a été très enrichissante pour moi tant au niveau professionnel que
personnel.
J’ai pu travailler sur de nombreux systèmes différents et en acquérir les connaissances techniques.
J’ai gagné en expérience professionnel, en autonomie de travail et en connaissance mécanique.
D’un point de vue personnel, j’ai gagné en confiance en moi. En arrivant dans l’entreprise j’étais
réservé et timide. À présent je suis beaucoup plus ouvert aux gens, je n’hésite plus à demander de
l’aide en cas de besoins.
L’expérience gagnée en atelier sur le montage des machines me permet de mieux voir les problèmes
qui peuvent arrivés et de trouver des solutions pour y remédier.
J’ai aussi gagné de l’expérience en tant que chargé de projet et être responsable d’une affaire. Ainsi
je me rends mieux compte du travail à accomplir et des responsabilités à assumer. Ceci ma plut et
j’aimerais continuer à acquérir de l’expérience et apprendre de nouveau système.
Tout au long de l’année j’ai pu faire le lien entre ce que je fais en entreprise et les cours reçu à
TETRAS. Mon projet s’est déroulé en début de formation, par conséquent certaines compétences
acquis en formations m’aurait été utile durant mon travail à SERIMECA mais je n’ai pu tous les
utilisés.
Alexis LEGENDRE CMAO 2
SERIMECA TETRAS 38/40
8) BIBLIOGRAPHIE
Guide du dessinateur industrielle de CHEVALIER – Edition : HACHETTE