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Dossier technique Cordeuse de raquette Page 1/10

MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 18/02/2011

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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



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. Caractérisation des fonctions de service.

Nom Fonction Critère Valeur

F1 Fixer la raquette Déformation

du cadre

Déformation longitudinale maxi du cadre de raquette : 5 mm pour une tension de

250 N sur 16 cordes

F2 Acquérir la consigne de

tension Tous les 10 N

F3 Fixer la corde sur le mors Glissement Serrage sans écrasement permanent

de la corde (essais)

F4 Tendre la corde Tension 50 N < T < 400 N 1 % (Fidélité)

F5 Maintenir la tension Glissement Serrage sans écrasement permanent

de la corde (essais) F6 Orienter la raquette Rotation 360 °

F7 S’adapter à différents types

de raquette Dimensions raquettes

Dimension intérieure longitudinale du cadre : 395 mm Maxi

F8 Modifier l’énergie Puissance 220 W F9 Etre esthétique

Machine à corder

F1 F3

F2

F4 F5

F6 F7

F8

F9

Energie

Raquette

Corde

Utilisateur



22) Analyse fonctionnelle interne : SADT.

Diagramme A-0 : Corder une raquette

Diagramme A3 : Tendre le cordage à la tension de consigne

A3

Raquette orientée

Serrer le cordage

31

Mors auto serrants

Appliquer tension

33

Système de tension

Traiter 32

Partie commande

Cordage tendu sur

la raquette

Information : tension de pose

Cordage

Energie électrique

Consignes (Tension, départ)

Intervention opérateur

Cordage maintenu

Tension couranteOrdre

Consignes (Tension du cordage, départ) Présence énergie

Raquette non cordée

Cordage

Raquette cordée Information : Tension de pose

Machine à corder

CORDER UNE RAQUETTE (avec une bonne fidélité)

A-0



23) Analyse fonctionnelle interne : FAST.

Fonctions Solutions techniques Pourquoi ? Comment ?

Potentiomètre linéaire et ressort

CORDER UNE RAQUETTE

Fixer la raquette

Tendre la corde

Mesurer la tension de la corde

Gérer énergie électrique

Convertir énergie

Adapter énergie

Mors

Clavier

Mécanisme de tension

Pinces

Carte de commande

Moteur électrique

Réducteur, roue, chaîne, chariot

Rails et coulisseaux

Berceau

Acquérir consigne tension

Fixer la corde

Maintenir la tension

Serrer la corde

Guider et bloquer les pinces

Orienter la raquette

S’adapter aux différents types de raquette

Adapter l’énergie électrique

Berceau et châssis

Berceau

Alimentation

Griffes

Convertir position A/N

Convertir position/effort

Lire clavier

Gérer afficheur

Afficher consigne tension

Adapter énergie

Commander moteur

Contrôler tension

Afficheur

Hacheur

Microcontrôleur et programmes



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.

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.

Berceau Pinces Clavier numérique

Berceau et pinces Mécanisme de mise en tension

Mors de tirage



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).

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.

Bouton de serrage pour un préréglage en fonction de la dimension longitudinale du cadre

Bouton de serrage final du cadre

Colonne (en liaison glissière avec l’embase du berceau)



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.

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.

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.

Mors de tirage

Chariot

Chaîne

Poussoir

Ressort

Tension

Cmoteur

Bâti

Potentiomètre linéaire (capteur de position)

Chariot

Pignon Brin mou de la chaîne

Corde

Brin tendu de la chaîne

Axe de sortie du réducteur

Moteur Réducteur



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.

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.

Potentiomètre rotatif (capteur de position)

Jauge de contrainte (capteur d'effort)



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].

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