Problème de conception pendant un stage

[Batou021]

Bonjour,

Je suis actuellement en stage de DUT dans un entreprise qui fabrique des disques de freins en carbone pour divers véhicule.
Tout d’abord je vais vous expliquez les grandes lignes de la création d’un disque de carbone pour que vous compreniez ma situation :

La matière première à travailler pour réaliser un disque de carbone est le poly acrylonitrile, un textile. Nous la recevons sous forme de fils que nous tissons en tapis pour pouvoir découper les disques (à ce stade les disques ressembles à de la moquette). Ensuite nous injectons le carbone et passons les disques aux fours (plusieurs heures et plusieurs températures). A la sortie des fours, le disque est devenu dure. Mais lors de la solidification des disques dans les fours, une légère couche de poils se forme sur les faces extérieur et intérieur du disque (ceci est le résultat de la découpe du tapis qui ne coupe pas assez net mais ce paramètre est intouchable). Ce défaut à une répercutions sur l’étape suivante de la création du disque (calcul du volume). Car l’un des paramètres important pour un disque de carbone est la densité. Si la couche de poils est trop importante, cette dernière fausse les capteurs. Toute fois ces poils sont très facile à retirer (il suffit de les gratter avec une lame). Sauf que l’entreprise voit passer des centaines de disque par jour.

Jusqu'à mon arrivé les opérateurs réalisaient l’ébavurage à la main avec un outil approprié. Cela était long est fatiguant pour les opérateurs(les disques pèsent une dizaine de kilos).
Ma mission pour ce stage est de réaliser une machine pour ébavurer ces disques. Et retirer cette couche de poils.

Pour ce faire j’ai pensé à plusieurs procédés pour réaliser cette fonction. Le plus simple est à mon avis de réaliser une structure composée d’un moteur avec deux mandrins à trois mors (mandrin extérieur et intérieur).Seul le mandrin intérieur peut entre en rotation. Sur les mors je pensais y fixer des lames monté sur ressort. Lorsque le mors est serré les ressorts évitent aux disques d’être endommagé par les lames.

Le procédé d’ébavurage est simple. Dans un premier temps les disques sont glissés entre les mors des mandrins. L’opérateur sert les mors intérieurs à l’intérieur des disques et vient effleurer l’extérieur des disques avec les lames extérieurs. Il met en rotation le système. Les poils sont donc retirés des faces extérieures (les disques tournent avec le mandrin interne).
Ensuite l’opérateur effectue l’opération dans l’autre sens. Il bloque les disques de l’extérieur et les effleure avec les lames intérieures. Cette fois ci s’est les poils intérieurs qui sont ébavurés (seul le mandrin intérieur est en rotation).

Mon problème n’est pas l’idée de base mais réellement la conception. Je ne vois pas comment réussir à réalisé la superposition des mandrins. J’espère avoir était clair si ce n’est pas le cas n’hésitez pas à me faire reprécisé les différents points obscures. (désolé pour les pièces jointes illisibles, je changerai cela le plus vite possible)
-----

[mécano41]

Bonjour,

Avant d'entamer une conception, il faudrait d'abord que tu définisses quelques points :

- les diamètres et hauteurs limites (car dans le PDF voir "solution 1" pour les diamètres et les delta, ce n'est pas clair pour nous)

- le travail se fait-il avec une arrivée de disques de n'importe quels diamètres ou par séries, de dimension identiques?

- dans le second cas : accepte-t-on de changer de mors et de racles pour les adapter à la série?

- la vitesse à laquelle la lame doit travailler (vitesse linéaire identique en inter. et en exter. ou bien vitesse de rotation unique pour les deux?)

- sur la première page, pourquoi la lame est-elle aussi haute? Elle va s'incliner sous l'effet des ressorts du haut (si j'ai compris le montage...)

- prévoit-on de faire faire plusieurs tours à la pièce (ou aux lames) pour gratter les poils?

- l'opération nécessite-t-elle un effort de serrage important (effort de raclage?)?

- les mors doivent ils être usinés dans une matière particulière?

- ...etc

Cordialement

[safami]

Comme dit mécano il nous manque quelques points.
Qui plus est ton pdf c'est pas très net.

Ensuite, si ce sont des mors concentriques (comme 80% des cas) tu auras du mal à faire ton idée, de par le fonctionnement des mors.

Ensuite, tu dois enlever les poils sur la face "latérale" du disque ou sur la partie qui servira à freiner ?

[Batou021]

Déjà merci pour vos réponses aussi rapides. J’ai déjà définie tous les paramètres de ce type.
De plus je me suis mal exprimé, le « mandrin extérieur » n’en est pas un. Il s’agit tout simplement d’un étau fixe (trois mors) sans besoin de tourné. C’est un support qui permet de bloquer les disques ou d’ébavurer l’extérieur. Dans les deux phases d’ébavurage c’est le mandrin intérieur qui tourne.
Pour Mécano42 :
-Les diamètres doivent variés de 277.3 à 207 mm pour le mandrin intérieur et de 462.7 à 397 pour les mors extérieurs.
-Les arrivés sont par série, une dizaine de disque de même gamme et de même dimension.
-Il est possible de changer les mors mais beaucoup plus fastidieux.
-La vitesse est unique car seul le mandrin intérieur tourne (dans mon idée de base).
-Erreur de ma part, la lame doit avoir à chaque extrémité un ressort. (Ainsi que d’autre ressort sur tout son long)
-Non le choix reste libre sur le nombre de tour, après plusieurs essais je pourrai en déduire le nombre exact. (Je pense qu’un tour devra suffire)
-L’effort de serrage est assez important en effet (les disques seront entassés dans les mors sachant que chaque disque pèse environ 10kg). Pour ce qui est de l’effort raclage, l’opérateur peut le faire à la main sans forcer cela ne sera donc pas un problème pour un moteur.
-La matière des mors m’est indifférente.
Pour Safami :
- Les poils se situent sur la partie latérale du disque.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sanglo]

Pour Mécano42

Mécano 41 le 24/05 et Mécano 42 le 26 ... on vieilli vite sur le forum.

... avant d'être atteint par la limite d'âge

[Batou021]

Pour ceux qui seraient encore intéressé par mon souci, je vous mets les plans du support extérieur que j’ai imaginé :

-Les parties représentent des butées pour éviter aux disques de gêner la translation des mors
-Les bleues foncés sont les rails permettant aux mors de translater.
-Les jeunes sont les mors.
-Les verts sont des plaques que je souderai probablement pour fixer les lames sur les mors.
- Les parties noires et violettes sont les ressorts permettant aux lames de se rétracter.
- Les parties bleues claires sont les lames.
-Dans les dessins de la deuxième page le disque violet correspond au disque de carbone.

Voilà encore merci de votre attention.

[Jaunin]

Bonjour, Batou21,
Si vous pouviez nous joindre les plans selon les indications ci-jointe.
Cordialement.
Jaunin__

http://forums.futura-sciences.com/te...s-jointes.html

[Zozo_MP]

Merci c'est très clair

je vous mets les plans du support extérieur que j’ai imaginé :

ben ! heu ! ! ! imaginé mais invisibles

-Les bleues foncés

sont les rails permettant aux mors de translater.

-Les jeunes sont les mors.

comme les jeunes qui ont le mors aux dents



Cordialement

[Batou021]

Le dossier

En effet c'est les "jaunes" et les"parties bleues foncées "
J'ai eu un problème avec pdf désolé de l'attente

Pièce jointe supprimée

[Jaunin]

Bonjour,
Selon l'information sur les pièce jointes, les plan en JPG, pas de pdf.
Cordialement.
Jaunin__

[JPL]

Merci d'avoir fait la conversion.

[mécano41]

Bonjour,

Juste une idée en passant (le vieux avait envie de s'amuser!)

- porte ouverte
- on empile les disques
- on ferme la porte
- on appuie sur le bouton
- la motorisation entraîne en sens anti-horaire (vu par dispositif intérieur)
- les galets viennent en butée et les leviers centrent les disques (Nota : s'il y a beaucoup de disques, il sera peut-être nécessaire de faire cette action plusieurs fois pendant le chargement - à cause des frottements). Il faut une limitation d'effort qui arrête la motorisation
- les presseurs descendent pour maintenir les disques
- la motorisation entraîne en sens anti-horaire
- les masselottes plaquent les racles contre la surface latérale du cylindre (attention au sens - construction un peu différente pour inter et exter)
- à chaque passage du galet le levier rouge s'escamote
- après quelques tours, la motorisation s'arrête, la porte s'ouvre
- on dépile les disques

Si tout est bien étudié, on n'a pas à se préoccuper des dimensions des disques (sauf, évidemment, qu'ils soient tous identiques).

C'est juste une idée...en espérant ne pas avoir laissé passer une énormité (j'ai fait cela en vitesse...)

Cordialement

[Jaunin]

Bonjour, Mécano41,
Whoua !

Juste une idée en passant (le vieux avait envie de s'amuser!)

Je me demande ce que cela donnerais si le "vieux" (quelque mois de plus que moi) était mandaté pour faire ce travail.
Et dire , qu'il y a longtemps, que l'industrie ne veux plus de nous.

Cordialement.
Jaunin__

[Sanglo]

Bonsoir Jaunin et Mécano41,

il y a longtemps, que l'industrie ne veux plus de nous.

La vraie question est:
Vu comment ça se passe de nos jours, est-ce que "NOUS" on voudrait encore d'elle ?
Depuis que je suis en retraite je suis mon seul patron et je ne supporterais plus de me laisser em...miellé par des considérations bassement matérielles qui bien souvent vont à l'encontre du bon sens.

Trop c'est trop et on a déjà donné ... et même souvent beaucoup trop.

A++

PS: Super ton système ... un vrai jeu de Meccano(41)

[Touche-à-tout]

Bonjour,

10kg le disque, c'est pas du karting ! J'ajouterais éventuellement à la chose un dispositif de manutention par préhenseur à vide.

J'admire le concept de Mécano41, mais j'aurai attaqué un peu différemment:
Pour le serrage, avec peut-être une réserve sur la concentricité ou sur la capacité à bien serrer sur toute la hauteur, j'étais parti sur du traitement unitaire (on ne connaît pas la tolérance sur le diamètre ni la capacité des racleurs à la corriger).
Même idée pour l'approche des outils: travail simultané.
Par contre, j'aurai fait des outils fixes, d'écartement variable mais non rotatifs et montés sur un bras oscillant pour compenser une éventuelle excentricité relative disque/machine, tandis que le disque serait mis en rotation par trois galets se prenant en inter/exter à la manière des cintreuses. Le système est alors un peu plus simple et moins encombrant, il peut s'adapter aux différents diamètres, tant inter qu'exter. Surtout, il se limite à la cote fixée. L'inconvénient est peut-être bien justement cet entraînement à friction...
On peut imaginer un mix des deux: serrage en presse-flan faisant l'entraînement et d'outils racleurs fixes sur support oscillant à écart variable. Ça ressemblerait un peu à une machine à démonter les pneus sauf que ça ne ferait pas le serrage par la tranche.

Cordialement,
Nicolas.

[mécano41]

...L'inconvénient est peut-être bien justement cet entraînement à friction...

Bonjour,

Je n'ai parlé nulle part d'entraînement à friction...pour moi c'est : engrenages ou courroie crantée. Pour le reste, ce n'était qu'un croquis...sur une idée...(celle de ne pas avoir de réglage en fonction des dimensions)


D'accord avec toi sur la concentricité, d'où ma remarque de faire plusieurs fois le recentrage...(éventuellement à chaque disque) pour n'avoir à vaincre que le frottement sous le poids propre d'un seul disque.


Cordialement

[Touche-à-tout]

Non, non, je parlais d'entraînement par friction des galets dans mon idée de la chose, des fois que les galets marquent les disques si les efforts ne sont pas maîtrisés.

Pour le fait de ne pas avoir de réglage, si les couteaux racleurs sont montés sur ressorts, il s'appliquent à la force nécessaire et peuvent être rappelés par un excentrique. Ça reste automatisable sans trop de difficulté.
Avec un système "flottant", et finalement "centerless", on s'affranchit du problème de centrage et de dimension des disques.
En gros, la procédure serait:
- Placer le disque sur la machine.
- Engager le système d'entraînement.
- Engager les couteaux.
- Inverser la séquence pour finir.

Un petit dessin pour illustrer mon propos, désolé je ne suis pas équipé pour ça.deburrdisk.jpg
Avec les couteaux en vert, les galets d'entraînement en rouge, le disque à ébavurer en noir.
Il faut imaginer la structure porteuse, les galets étant sur un réglage coulissant comme les cintreuses de profilés, c'est le modèle pris en référence, et les couteaux montés sur ressorts eux-mêmes pivotant sur une platine à excentriques pour s'ajuster aux diamètres en gardant un angle de coupe favorable.
Il faut bien sûr ajouter de quoi supporter le disque à plat, probablement des rouleaux rayonnants.

Nicolas.

[mécano41]

...je parlais d'entraînement par friction des galets dans mon idée de la chose, des fois que les galets marquent les disques si les efforts ne sont pas maîtrisés...

Bonjour,

Il faudrait vérifier l'incidence de ce dispositif car, avec ces galets, tu modifies le procédé : les poils (au moins une partie) sont écrasés par les galets avant d'être raclés. La question serait : cela a-t-il un effet néfaste sur la coupe?

Cordialement

[Batou021]

Bonjour ,
Déjà merci à vous tous, tout particulièrement à toi, mécano41 (sans me tromper).

Pour ce qui est des différents procédés que vous m’avez proposé, le système de Touche-à-tout me semble plus approprié à mon problème.
La conception est plus simple et moins volumineuse. Sachant que cette machine sera placée dans un atelier déjà bien encombré…
De plus le fait d’écraser les « poils » avant de les ébavurer n’est pas un problème. Ils n’opposent pas de grande résistance, les lames n’auront pas de mal à les retirer.
Malgré tout, je vais essayer d’adapter le système pour qu’il puisse ébavurer plusieurs disques en même temps, car mon mot d’ordre est de réaliser un gain de temps pour l’entreprise.

Merci encore pour toutes vos idées.
Et merci aux « vieux » !

[Touche-à-tout]

Bonjour,

Il reste encore pas mal de chemin à faire avant d'avoir une machine opérationnelle. Il y a des paramètres à prendre en compte qui n'ont pas été abordés, comme d'éventuelles variations sur le diamètre des disques, ce qui pourrait poser problème avec l'empilement de plusieurs exemplaires. Il y a aussi l'éventuelle influence d'une irrégularité du grattage sur l'équilibrage, ce dernier est-il corrigé ensuite ? Un autre paramètre, et pas des moindres, est la durée de vie des couteaux. Je ne sais pas si le matériau est aussi hostile à l'usinage que le ferrodo mais l'usure peut nécessiter des affûtages ou remplacements fréquents. La conception des couteaux est donc à voir également (profil, matière, fixation rapide).
La cartérisation est également indispensable, car même si ça tourne relativement lentement, il y a beaucoup de zones dangereuses dans ce procédé. Pour cette raison, j'hésite à proposer un développement en deux phases commençant par l'entraînement pour tester avec ébavurage manuel, puis développement du système de couteaux sur platine oscillante sur un entraînement éprouvé. J'hésite à proposer ça car ça pourrait soit s'arrêter à la première phase, soit soulever l'objection compréhensible du problème de sécurité (encore que dans les faits, il faudra certainement en passer par là pour la mise au point...).
Je reviens sur l'utilisation en empilement, la difficulté sera de deux ordres:
- Le risque qu'un disque "fasse de l'ombre" au autres s'il est légèrement plus grand, il sera ébavuré mais pas les autres.
-Le risque que les efforts soient difficiles à appliquer sur toute la hauteur des couteaux, à la manière des mors de mandrin de tour qui ont tendance à serrer plus à la base qu'en bout, phénomène accentué par l'usure des glissières.

Dernier point, il faudra certainement quelques temps avant que la machine soit capable de travailler systématiquement aussi bien qu'un ouvrier expérimenté et un contrôle restera certainement nécessaire par l'opérateur qui pourrait être amené à faire quelques retouches. Un poste de travail optimisé (positionnement, motorisé ?) serait donc déjà une étape intermédiaire avant le développement de la machine, sachant qu'il serait utile après...

En tout cas, je crois qu'on serait tous intéressés de savoir comment ce projet sera reçu et évoluera s'il est retenu. Beaucoup de projets sont conçue au moins en partie sur ce forum mais il est bien rare que l'on sache s'il aboutissent.

Cordialement,
Nicolas.

[Batou021]

Bonjour,

Il est vrai que le système est loin d’être opérationnel. Et vue le temps qui me reste (1 mois, j’ai deux projets) pour le mettre en service je ne sais pas s’il le sera un jour. Mais j’aimerai le pousser au maximum pour que si je ne peux le faire, une autre personne l’achève à ma place.
Et je vous remercie encore pour l’aide que vous m’apportez pour réaliser cet objectif.

Touche-à-tout, après avoir réfléchie à ton idée de système, je pense que les lames ne seront peut-être pas nécessaires. En effet, les « poils » sont des fibres de carbone avec une densité légère et très fragile. Le simple fait de passer dans les « galets » (que je remplacerai surement par des tubes rugueux pour pouvoir ébavurer plusieurs disques) permettra de retirer les « poils ».

Pour ce qui est de la sécurité je compte réaliser une simple armoire en plexi glace transparent pour permettre à l’opérateur de s’assurer que l’action se passe bien. La vitesse lente du procédé ainsi que la taille des poils qui pourraient être projeté, ne nécessité pas de carter de sécurité.
Les disques qui se présenteront sur cette machine arriveront par gamme. C’est-à-dire que les diamètres seront assurément identiques.

Pour ce qui est de la hauteur, je suis d’accord avec toi, je ne sais pas si les efforts seront je pense nécessaire pour un ébavurage de ce type.

Je ne manquerai pas de vous faire un bilan sur la finalité (ou non) de ce projet. En espérant que cette machine aboutisse pendant que je suis encore dans l’entreprise.

[Batou021]

Bonjour à tous, excusez moi pour ce léger oublie qui a entrainé un petit temps de réponse.

J'ai donc fini mon projet depuis un moment maintenant. J'ai donc réalisé les plans comme m'a conseillé Touche-à-tout en supprimant les lames, en remplaçant les galets par des tubes recouverts d'un revêtement rugueux. Les tubes permettent aussi de pouvoir empiler plusieurs disques (75cm). Le tout repose sur plusieurs roulements permettant la rotation des disques. Les tubes extérieurs sont couplés sur un moteur et l'axe intérieur est monté sur un ressort vertical pour bloquer les disques.

Malheureusement rien à était poursuivie après mon départ. Et donc mes plans non servies à rien...

Néant moins merci pour votre participation précieuse en espérant qu'il ne vous es rien arrivé depuis la dernière fois. Merci encore pour votre aide et désolé pour le temps de réponse A ++

[Touche-à-tout]

Bonjour,

Mieux vaut tard que jamais, merci d'avoir donné des nouvelles !

Je ne peux que regretter que le projet n'ait pas été finalisé. J'imagine que l'entreprise a jugé difficile de réaliser et mettre au point le dispositif une fois son concepteur parti. Un autre point probable est que le gain soit insuffisant: la manutention et le temps pour charger/décharger la machine (plus le coût de la machine elle-même), ont peut-être annulé le gain par rapport au travail manuel d'un ouvrier expérimenté.

A la réflexion, désolé de remuer le couteau dans la plaie, je me dis qu'on aurait aussi pu partir sur un "berceau" à rouleaux pour soulager la manutention, et développer une simple "pince" pour faire un raclage manuel en une seule passe (même principe sur ressort pour effort constant, avec poignée rotative d'équerre pour les troubles musculo-squelettiques à l'opérateur). On a souvent tendance à considérer qu'une machine est plus avantageuse que le travail manuel, ce n'est apparemment pas le cas ici. Le sujet était cependant intéressant, et je pense qu'on pourrait quand-même y apporter une amélioration. Même en dehors d'un stage, ça peut être intéressant de garder le contact...
Je regrette que mon équipement ne soit pas opérationnel en ce moment, j'aurai pu proposer de réaliser un proto de pince rien que pour le fun !

Merci encore pour le retour, on aimerait en avoir plus souvent.

Bonnes fêtes, et au plaisir de discuter ici...

Nicolas.