CONCOURS COMMUN 2008 - · PDF fileCONCOURS COMMUN 2008 DES ECOLES DES MINES D’ALBI,...

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  • CONCOURS COMMUN 2008 DES ECOLES DES MINES DALBI, ALES, DOUAI, NANTES Epreuve spcifique de Sciences Industrielles pour lIngnieur, option PTSI Page 1/12

    CONCOURS COMMUN 2008 DES ECOLES DES MINES DALBI, ALES, DOUAI, NANTES

    Epreuve Spcifique de Sciences Industrielles (Filire PTSI)

    Mardi 20 mai 2008 de 8H00 12H00

    ENONCE SUJET Instructions gnrales :

    Vous devez vrifier que les documents remis comprennent : Un nonc du sujet pages 1 12 Les documents annexes DOCUMENTS pages 1 13 Calques A4V rendre DOCUMENT page 14 Un document rponse pages 1 12

    Vous devez rpondre aux questions en utilisant le document rponse. Aucun autre document ne sera accept.

    Attention : Vous devez imprativement inscrire votre code candidat sur chaque page du document rponse. En fin dpreuve, vous ne devez rendre que le document rponse sur lequel vous aurez coll ltiquette correspondant lpreuve spcifique de Sciences Industrielles.

    Instructions particulires : Il est fortement conseill au candidat de lire la totalit du sujet avant de composer. Toutes les parties sont indpendantes (elles peuvent tre traites dans nimporte quel ordre). La rpartition du temps consacrer chaque partie est environ la suivante :

    Lecture du sujet : 15 mn Partie B : 20 mn Partie C : 30 mn Partie D : 50 mn Partie E : 30 mn Partie F : 30 mn Partie G : 65 mn

    (Le nombre de points affects chaque partie sera sensiblement proportionnel sa dure).

    AUCUN DOCUMENT NEST AUTORISE Remarque importante :

    Si au cours de l'preuve, un candidat repre ce qui lui semble tre une erreur d'nonc, il le signalera sur sa

    copie et devra poursuivre sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu'il a t amen prendre.

    L'emploi d'une calculatrice est interdit

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    A PRESENTATION GENERALE A 1. Mise en situation

    Le groupe TECH-INTER commercialise du matriel de laboratoire dhistopathologie. Cette spcialit mdicale consiste dcouper des tissus dorganes en fine paisseur (4-5 m). Ces tissus sont ensuite colls sur des lames de verres de 2 mm dpaisseur (photo 2 document 2) puis colors chimiquement dans un automate. Pour certains tissus, il est ncessaire de coller sur les tissus colors une lamelle de verre de 0,3 mm dpaisseur afin de les protger (photo 3 document 2). Cette dernire opration est trs dlicate effectuer manuellement et trs longue, une tude pouvant comporter plusieurs centaines de lames. Lappareil appel Colleuse de lamelle automatise ce procd (photo ci-contre et photo 1 document 1).

    A 2. Prparation de lappareil Les lames sont places manuellement dans des paniers disposs dans des bacs inox remplis de tolune (photos 1, 2, 4 et 5 documents 1 et 2). Ces bacs sont positionns sur un rail de transport puis glisss dans lappareil (photos 4 et 5 document 2). Un tiroir de rangement ayant t pralablement charg en lamelles, un rcipient de colle ayant t plac dans lappareil et des racks de rception glisss dans llvateur, le cycle peut commencer. A 3. Cycle de collage Loprateur programme la quantit de colle et le temps de schage des lames colles puis appuie sur le bouton START. Le cycle se ralise alors automatiquement. Le tapis roulant fait avancer le bac contenant le panier et un systme de comptage dtermine le nombre n de lames et leur position dans le panier. Un mcanisme bielle manivelle muni dune pince positionne une lame horizontalement et la dpose sur le support de lame. Dans le mme temps, une lamelle est aspire du tiroir de rangement grce une pompe vide puis est positionne par un bras manipulateur au dessus de la lame. Un distributeur de colle dpose la colle sur la lame puis la lamelle descend sur la lame. Lensemble coll lame lamelle est stock dans un rack par le support de lame. A 4. Partie oprative et partie commande Les actions de positionnement de la lame et de la lamelle sont ralises grce des mcanismes de type :

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    bielle manivelle pour le positionnement de la lame ; bras manipulateur pour le positionnement de la lamelle (photos 6 et 7 document 2).

    Les actions permettant de compter les lames, de positionner les lames et les lamelles, de coller la lamelle sur la lame, de stocker les ensembles lame + lamelle colles sont coordonnes et commandes par une unit centrale. B ANALYSE DES SYSTEMES On donne ci-dessous le diagramme SADT A 0. B 1. Complter sur le document rponse, le diagramme SADT A0 de la partie oprative. C ANALYSE SEQUENTIELLE

    Colleuse de lamelles

    Oprateur

    Colle A-0

    Lames dans panier

    Lamelles Coller lamelles sur lames

    Energie lectrique

    Temps de schage

    Quantit de colle

    Lamelles colles sur lames et ranges dans le rack

    On donne en annexe sur le document 3 les grafcets des tches T100 , T200 , T300 , et T400 actives lors des tapes respectivement 5 et 12 du grafcet principal , donn dans le document rponse. Un systme de comptage dtermine le nombre n de lames dans le panier. Les grafcets prsents traduisent le fonctionnement de la colleuse de lamelles pour un panier de n lames. Lorsquune lame munie de sa lamelle colle est range dans le rack, et que le rack est mont dun cran, le compteur incrmente. Si lon a coll n lames, le cycle est termin, une alarme de fin de cycle est dclenche, et loprateur doit appuyer sur un bouton acquittement pour remettre la machine en position de dpart. Sinon, le cycle doit se poursuivre pour coller les n lames jusqu la fin du panier. C 1. Mettre en place un compteur qui sera initialis lors de ltape 1 et qui tient compte

    du cahier des charges partiel ci-dessus. C 2. On dsire coordonner les tches T100 et T200 dune part, et les tches

    T300 et T400 dautre part, celles-ci seffectuant respectivement pendant lactivation des tapes 6 et 13. Dterminer les rceptivits r1 , r2 , r3 , r4 .

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    D ETUDE DU MECANISME DE TRANSFERT DE LAME D 1. Etude gomtrique On se propose dtudier le mcanisme prsent sur le schma cinmatique (documents annexes : figure 1 document 4 et figures 3, 4 et 5 document 5) et visible sur les photos 6 et 7 (document 2). Le mcanisme prend une lame range verticalement dans le panier, la remonte verticalement dans une premire phase, puis le galet 6 entre en contact avec une came 5, ce qui fait basculer lensemble pince + lame dun quart de tour. Ayant atteint la position horizontale, la lame maintenue par une pince servira de support la lamelle qui y sera colle. But de ltude : dterminer langle de rotation 01 de la manivelle 1 de manire obtenir

    un basculement de lensemble pince + lame de 2

    radians.

    Hypothse : pour simplifier, on suppose que la came est droite, comme sur le schma cinmatique (document 4).

    En tudiant le systme bielle manivelle , on dtermine la relation donnant sin 01 en fonction des longueurs l , r , et .

    rlr

    ..2sin

    222

    01

    En tudiant le cycle constitu par la figure O-F-E-C, on dtermine deux relations entre les paramtres : 04 , 05 , a , c , .

    0cos.sin.cos. 040505 c 0sin.cos.sin. 040505 ac

    D 1 1. On suppose que le rayon est petit devant les autres longueurs.

    Dterminer en fonction des angles 04 , 05 , et des longueurs a et c.

    D 1 2. En dduire une relation donnant sin 01 en fonction de l , r , c , a , 04 , 05 . Hypothse supplmentaire : En position basse, on a 01 = 2

    et 04 = 0. Le mouvement de

    remonte de la lame seffectue sans contact avec la came jusqu 01 = 0 , la lame restant donc verticale. Lors de cette premire partie du mouvement, la manivelle 1 tourne dans le sens horaire, sur un angle de -

    2.

    A partir de 01 = 0, le galet 6 entre en contact avec la came 5 fixe au bti 0, ce qui fait basculer lensemble pince+lame dans le sens trigonomtrique jusqu obtenir 04 = 2

    .

    On donne galement langle dinclinaison de la came : 05 = 4.

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    D 1 3. On donne : )sin.cos.tan..(2

    sin.cos.tan.sin040405

    2040405

    22

    01 cacrcaclr

    Dterminer une relation donnant a en fonction de l , r , c, lors du dbut de contact entre le galet 6 et la came 5.

    D 1 4. Donner lexpression de sin 01 en fonction de l , r , c , pour que la pince tourne de 04 = 2

    . ( on a toujours 05 = 4)

    D 1 5. La manivelle 1 tourne une vitesse angulaire constante = -1 rad/s. On donne sur le document rponse la courbe reprsentant langle 04 en fonction du temps au cours du pivotement de la pince, lorigine des temps tant linstant o le galet 6 entre en contact avec la came 5, c'est--dire pour = 0. Dterminer en degrs langle de rotation de la manivelle correspondant au pivotement de la pince de 04 = 2

    .

    D 1 6. Dessiner la fente dans le disque li la manivelle qui, lorsquelle nest plus dtecte par le capteur, permettra larrt du systme dans la position 04 = 2

    (voir figures 3, 4 et 5 document 5 et photo 6 document 2). D 2. Cinmatique graphique En ralit, la came nest pas droite, de manire limiter le choc du galet 6 qui entre en contact avec la came 5, lorsque la manivelle 1 a pivot de -

    2, pour .

    Le constructeur a adopt une came circulaire de rayon. (voir photo 7 document 2) Linconvnie