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1 BIBLIOGRAPHIE I. Prestation de la société : 1.Historique : La société GLAMIVER été crée en juin 1976 par M.MOHAMED TOUZANI La société a démarré ses activités en novembre 1977. Société à responsabilité limitée au capital de 696800DT, sis à la zone industrielle la CHARGUIA 1 impasse n : 2 rue 8612. Le groupe d’usine GLAMIVER est composé 5cadres, 6 techniciens et plus que 94 ouvriers. 2. Plan de la société : La figure suivante représente le plan de l’usine de la société GLAMIVER et le chaine de production et transformation de verre. Etude et conception de machine Année universitaire 2012-2013 D’emballage de pare-brise

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BIBLIOGRAPHIE

I. Prestation de la société :

1. Historique :

La société GLAMIVER été crée en juin 1976 par M.MOHAMED TOUZANI

La société a démarré ses activités en novembre 1977. Société à responsabilité limitée au capital de 696800DT, sis à la zone industrielle la CHARGUIA 1 impasse n : 2 rue 8612.

Le groupe d’usine GLAMIVER est composé 5cadres, 6 techniciens et plus que 94 ouvriers.

2. Plan de la société :

La figure suivante représente le plan de l’usine de la société GLAMIVER et le chaine de production et transformation de verre.

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Figure Ι .1: plan de la société GLAMIVER

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3. Activistes

Cette société est destinée à la fabrication et commercialisation des pare brise feuilleté glace securit, verre pour l’ameublement bâtiment et l’électroménager.

Leader dans le marche de transformation de verre, GLAMIVER tien tout le marche national et tout le réseau de distribution des vitrées a rechange dans tout le territoire tunisien.

4. Produits :

Les principaux produits GLAMIVER sont les suivantes :

A. Verre trempe plat et bombé Sécurit:

Depuis l’année 1978 GLAMIVER se lança à la fabrication des verres trempe plat et bombé  destiné au secteur de l’automobile, étant donnes la complexité de la fabrication de verres ils on recourt sur plan de la formation à COMELCOMIEX.

La société a fait une pénétration dans la section du bâtiment assez réussite ex : siège de la BCT, BIAT, gare Tunis et Tunis air

B. Verre pour le meuble et le ménagement :

Elle fabrique toutes formes de verre selon les besoins.

Elle fournie pour MEUBLATEX, SOTUFAB pour le meuble et MONT BLANC pour le ménagement 

Figure Ι .2: Exemples de produit du meuble

C. Double vitrage isolant

Depuis l’année 1986 a était parmi les premiers usines tunisien qui fabrique les vitre double isolant.

Le vitrage isolant est généralement composé de deux (double vitrage) ou plusieurs verres (triples vitrages,...) séparés entre eux par un ou plusieurs espaces d'air (de 6 à 20 mm d'épaisseur) déshydraté ou de gaz. C'est la distance qui sépare les vitrages qui donne une bonne isolation thermique.

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Figure Ι .3 :Exemplesde produit dubatiment

D. Pare brise feuilletées et des vitrages feuillètes :

Depuis l’année 2001, la société GLAMIVER est le principal fournisseur pour des organismes nationaux et internationaux de renom tels que :

STIA : la société tunisienne d'industrie automobile. SNT : Société des Transports de Tunis. SNCFT : Société Nationale des Chemins de Fer Tunisiens.

Figure Ι .4: Exemplesde produit d ' automobile

La fabrication des pares brises selon Norme européenne ISO 9001 v2000 est obtenue en 2004.

II. Présentation de cycle de production des pare-brises :1. Définition pare-brise feuilleté :

Il est composé de deux ou plusieurs verres simples ou transformés (trempés), collés entre eux par une ou plusieurs couches d'un intercalaire en matière plastique : le butyral de polyvinyle (P.V.B.).Ce P.V.B. présente une bonne adhérence au verre et un taux d'allongement important avant déchirure.Le verre feuilleté résiste à l'impact. Lors d'un choc avec un corps étranger, le verre se fendille, la fracture est localisée au point d'impact sans altérer la visibilité. L'intercalaire P.V.B. maintient les morceaux de verre en place, ce qui diminue le risque de coupure par éclats de verre. Il garde l'étanchéité de la paroi. De plus, l'énergie résiduelle du corps est

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absorbée par cet intercalaire ; le vitrage empêche donc le passage du corps si l'impact n'est pas disproportionné.

A. Matières premières  :

Le pare-brise est fabrique à partir de deux composants, ils sont les suivants :

Le verre plat. Le butyral de polyvinyle (P.V.B.).

a. Le verre plat:

La glace claire: glace transparente dont les deux faces sont planes et parallèles.

Avant la fabrication du verre plat était basée sur le procédé de Foucault et la glacerie, mais ces procédés ont été remplacés par le float glass.

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Figure Ι .5 : les étapes de fabrication de verre plat

b. Poly Vinyl Butyral (PVB)

Définition :

Obtenu pour la première fois à l'époque de la deuxième guerre mondiale, le PolyVinylButyral(PVB) est, à l'heure actuelle, le matériau le plus utilisé pour la fabrication de verre laminé, application pour laquelle il a remplacé l'acétate de cellulose. Sa production mondiale dépasse aujourd'hui largement 50000 tonnes par an.Le PVB est un copolymère, c'est à dire que sa chaîne macromoléculaire est constituée de l'enchaînement, non pas d'une seule unité répétitive (monomère), comme les homopolymères, maïs de plusieurs. Cette structure chimique peut être schématisée par la formule générale reprise à la figureΙΙ .1.

Figure Ι .6 : Structure chimique du Poly Vinyl ButyralLa composition du PVB utilisé pour la production de verre laminé

Utilisation du PVB.

Le PVB produit est plastifié (à 38% en poids) par un plastifiant spécifique du type diester aliphatique. Il est extrudé en films texturés, et enroulé avant d'être vendu à la division qui produit les vitrages. Pour la manutention il doit être conservé à 7°C pour éviter le "collage" du film sur lui-même. Dans la division "production" il est découpé, puis inséré entre les deux parties du vitrage et le tout est pressé à 140°C

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Figure Ι .7 : le film PolyVinylButyral

2. Processus de fabrication de pare-brise Le verre suit un long processus de fabrication de pare-brise et il est basé sur

travail à la chaîne bien prise selon la norme européen ISO 9001V2000.

Figure Ι .8 : Diagramme de processus de fabrication du pare-brise feuilleté et trempé

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La fabrication de pare-brise démarre par l’arrive des blocs des verres de dépôt à

l’unité de Découpage.

Unité de Découpage

Cette unité est composé de deux tables de découpes NT 42s qui fonction sur deux axes X, Y et c’est la 1er phase qui permet de donne la allure du pare-brise après avoir reçu l’ordre de fabrication du bureau de CAO et FAO a l’aide de logiciel Easycad Alpacam.

Figure Ι .9 :Table de découpe NT 42s

Puis, on déplace le pare-brise vers la deuxième étape de processus de fabrication de pare-brise c’est la phase de façonnage de contour de pare-brise cette unité est composé des plusieurs machine : simple band qui enlève les dépôts de verre après le découpage ensuite on se dirige vers la machine biseauteuse a fin de crée le conjoins pour la sécurité de conducteur cette étape est suive de contrôle des dimensions et qualité.

Unité de sérigraphie

La sérigraphie c’est l’étape d’impression sur le verre donne le contour et logo de GLAMIVER.

Figure Ι .10 :Machine sérigraphie

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C’est la dernière étape commune entre la fabrication des pare-brise feuillettes et le pare-brise sécrut.

Pour le pare-brise sécrut suit le parcourt suivant : l’operateur accroche le verre au départ de la chaines secret après il lance le déparé de cycle de trempage de verre ensuite le verre se dirige verre le four de trempe pour le traitement thermique.

Unité de trempe :La technique de la trempe se décompose en 3 phases : • Phase 1 : la chauffeOn chauffe le verre à une température du tableau suivant :

Epaisseur Température Durée temps

3-4mm 750c° 3min

5mm 800c° 3min

6mm 800c° 3min

10-12mm 850c° 3min

TableauΙ .1• Phase 2 : la trempeOn le refroidit ensuite brutalement, les peaux du verre vont se refroidir plus vite que le cœur, elles vont se rétrécir plus que le cœur, elles fluent sur le cœur car nous sommes en zone plastique • Phase 3 : le refroidissementLors du refroidissement complet, le cœur plus chaud va avoir tendance à se contracter plus que les peaux, mais cette fois le verre est élastique le cœur ne va pas pouvoir se contracter autant qu'il le voudrait car il est lié rigidement aux peaux. Il va se mettre en extension et, par réaction, les peaux seront en compression. Ensuite c’est l’étape de mise en forme : le verre qui est devenue mouille à une température inferieur à la température de fusion, alors le verre prêt pour prendre la forme, Dés la sortie de four, le verre se dirige vers le moule et il reçoit la pression qui lui pousse à prendre la forme de pare-brise pendant quelle que seconde et de fois pour des millièmes de seconde selon la flèche.

La dernière étape la chaîne trempe est le souffleur c’est un traitement a base sur soufflement de l’air à une grande pression cette étape est suive de phase de contrôle et qualité.

Unité de bombage :

La fabrication de pare-brise feuilleté suite les opérations suivantes : on trouve au début du processus le bombage Cette opération consiste à laisser s'affaisser, sous l'action de la pesanteur, une feuille de verre plane, réchauffée après l'avoir posée sur un moule dont la forme correspond à celle du volume bombé à obtenir

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FigureΙ .11: Les étapesde bombage

On trouve de type de four :

Four MU utilisé pour le bombage de grande taille de pare-brise (Véhicules industriel, Auto car).

Figure Ι .12 : Four MU (Tamglass)

Four SU utiliser pour le bombage de petite taille de pare-brise (voiture de tourisme).

Figure Ι .13 : Four SU (Tamglass)

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Après l’étape de bombage, le pare brise. Cette opération est accompagnée par les étapes suivantes effectuées manuellement par l’opérateur :

Nettoyage de la poudre spéciale étalée entre une paire de glaces pour le procédé de bombage.

Mise en place d’un film plastique intermédiaire entre les glaces (PVB).

Fixation d’une bague étanche au vide en caoutchouc autour des bords de chaque paire de glace.

La dernière étape est l’opération de dégazage à froid puis à chaut

DégazageC'est l'opération la plus critique. Il s'agit :- d'éliminer l'air emprisonné entre le P.V.B. et le verre- de seller les bords de l'assemblage de manière à éviter tout risque de pénétration d'air au cours de l'opération finale d'autoclavage.Cette opération se fait par double calandrage avec four de préchauffage (60°).Les conditions de températures sont fonction du type d'assemblage et de la vitesse de la ligne.

, c’est l’opération finale au cours de laquelle est réalisée l’adhésion parfaite des deux feuilles de verre avec le PVB.

La réalisation de cette étape est effectuée par Autoclave : On effectue le collage définitif du verre et du P.V.B. à une pression de 12 bars et à une température de 135 – 145° C. Ceci permet de fluer suffisamment le P.V.B. pour épouser parfaitement la surface du verre et créer l'adhésion.Les temps de cycle sont fonction du remplissage et de la composition du vitrage feuilleté.

FigureΙ .14 : Autoclave (Tamglass)

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L’assemblage de verres bombées est une opération importante et déterminante pour la productivité d’une part, et pour la qualité d’autre part. L’opération d’assemblage manuellement est pose des problèmes dans la chaine de production.

La cadence de l’unité de bombage est de 100paire de verre/jour, alors que l’opérateur ne produit que 20paire de verre/jour, l’exigence de la sécurité de l’opérateur empêche d’augmente la quantité de pair de verre assemblées. Le taux de production de pair assemblées (20/100=0.2) est très inférieur à 1.

Ensuite, c’est à l’expert du contrôle et qualité de vérifier l’état de produit ont affection les tests :

Test de conformité de produit avec les gabarits de contrôle. Essai de résistance mécanique Essai de transmission de la lumière et de distorsion Essai de fragmentation : permet de vérifier la fragmentation résultant de chocs

mécanique

Figure Ι .15 :Test de contr ô≤et qualit é

Unité d’emballage :

Pour satisfaire les clients, certains produits de grande consommation sont enveloppés sous film plastique pour à la fois les protéger, faciliter leur transport, leur manutention ou encore leur stockage. L’opération qui consiste à mettre le produit sous film s’appelle le fardelage et le système réalisant cette opération une fardeleuse.

Le procédé de fardelage présente l’avantage de s’adapter à tous les formats et permet un emballage jusqu’à 6 faces. Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour réaliser l’opération de fardelage. Celle proposée dans cette étude consiste à déposer un film plastique thermo-rétractable puis à le chauffer pour qu’il épouse la forme du produit à emballer.

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Figure Ι .16 :machine d 'emballage debare prise

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ANALYSE FONCTIONNELLE

I. Modélisation de machine d’emballage de pare-brise :

Pour faire la modélisation A-0 de la Machine d’emballage, on utilise la méthode SADT ( Structured Analysis and Design Technique) considérée comme une approche systématique. C’est une technique structurée qui vise à analyser et à modéliser les systèmes complexes.

WE WP Ordre film plastique

Pare brise non emballé pare brise emballé

A Déchet de film plastique

Emballage de pare brise

II. Bête à corne

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Emballer des pare brises

(Fardeleuse)

L’opérateurPare brise

Machine d’emballage

Emballé les pare brise

Dans quel but ?

A qui rend-il service ?

Sur qui (quoi) agit-

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III. Valider le besoin :

*Pourquoi ce besoin existe-il?

Pour aider l’opérateur accomplir la tâche d‘emballage des pare brise

*Qu’est ce que pourrait le faire évaluer ?

Ce système nous permet d’emballer les pare brises et les verres plat.

IV. Environnement de produit :

Pendant son cycle de vie le produit est soumis aux conditions imposées par les milieux physique, humain, technique, et économique en relation avec celui-ci pendant son cycle de vie.

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Milieu humain

Utilisateur Sécurité de pare-brise

Milieu physique

Stabilité Environnement Mécanique (chocs,

Vibration, déformation

Milieu économique

Prix et coût

Milieu technique

Energie Encombrement Maintenance

Machine d’emballage des pare-brises

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IV. Etude de la faisabilité :

1. Le diagramme Pieuvre :

Ce diagramme permet de visualiser les relations du produit avec les éléments du milieu

extérieur .

Figure : Diagramme Pieuvre

* Fonction principale:

•FP1 : Permettre à l’opérateur d’emballé les pare-brises

•FP2 : Permettre d’emballé les pare-brises avec le film plastique (Polyéthylène)

* Fonctions de contrainte:

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Pare –brise

Machine d’emballage

(Fardeleuse)

Opérateur

Film plastique

Energie

Local

Coût

Sécurité

FP1

FP2

FC1

FC4

FC2

FC3

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•FC1 : S’adapter à l’espace réserve pour la machine dans la salle d’emballage

•FC2 : respecter les normes de sécurité.

•FC3   : s’adopter à l’énergie de fonctionnement existante.

•FC4   : Le coût doit être minimal.

2. Hiérarchisation des fonctions de service :

Cette phase permette de donner un jugement de valeur sur l’importance relative à des

fonctions de services accordés par l’utilisateur (juger et classer les fonctions de services selon

leurs importances relatives).

Tableau de tri croisé

Le tableau de tri croisé permet de comparer les fonctions de services une à une et attribuer à chaque fois une note de supériorité allant de 0 à 3.

0 : pas de supériorité

1 : légèrement supérieur

2 : moyennement supérieur

3 : nettement supérieur

FP1 FP2 FC1 FC2 FC3 FC4 Pointe %

FP1 FP1/2 FP1/2 FP1/2 FP1/2 FP1/3 11 32,35

FP2 FC2/2 FC1/3 FC1/2 FC1/2 7 20,59

FC1 FC2/2 FC2/2 FC5/2 6 17,65

FC2 FC4/2 FC3/3 3 8,82

FC3 FC4/3 5 14,7

FC4 2 5,88

Total 34 100

Tableau

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Il consiste à tracer un diagramme en bâtonnets représentant en pourcentage les notes attribuées à chaque fonction par ordre décroissant. L’histogramme permet de faire apparaitre les fonctions de service, par ordre d’importance souhaitées par l’utilisateur.

3. Histogramme :

Histogramme des fonctions de service

0

5

10

15

20

25

30

35

1 2 3 4 5 6

Fonctions

%

Figure : Diagramme des fonctions de service

Interprétation :

La forme de l’histogramme nous permet de conclure que FP1 et FP2 présentent le total pondéré le plus élevé est globalement la plus intéressante.

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FP1 FP1 FC1 FC2 FC3 FC4

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2 supports dérouleur

Moteur réducteur

L’opérateur

Ensemble vérin de poussée

Ensemble vérin de

maintien et plateau

Ensemble vérin de soudure

et résistance

Variateur

Moteur asynchrone triphasé

Réducteur

Convoyeur avec chaine

Convoyeur à bande

Convoyeur avec courroie

Cranté

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FS1 : emballer les produits sous film

FT1 : Emballer le produit

FT11 : former un rideau de

FT12 : pousser le produit à

FT14 : couper et souder le film

FT2 convoyage

FT21 : distribuer l'énergie électrique

FT24 : transformer l’énergie mécanique de rotation en énergie mécanique de

FT13:Maintenir le film pendant la découpe

FT22 : convertir l'énergie électrique en énergie mécanique

FT23 : adapter et transmettre l'énergie mécanique

FT25 : positionné le produit

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Capteur de position

Choix des solutions

I. Introduction :

Notre but dans cette partie est le choix des différentes solutions nécessaires pour la conception de la machine d’emballage des barre-prise.Alors dans cette partie on va vous présenter les solutions de principes de conception. On visera dans tous nous choix le maximum de simplicité qui sera d’une grande utilité à fin de facilité l’opération d’emballage des barre-prise. Ceci en restant dans les limites de sécurité.Le choix de la solution finale sera établi après une évaluation des différents critères exiges par la société.

II. La première solution1 Schéma cinématique dans l’espace :

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1

4 5

6

7

2

3

L

LL

20

FigureΙ .: Schéma cinématique de la première solution

1 : Vis sans fin L1 : Liaison pivot

2 : Moteur électrique L2 : Liaison linéaire rectiligne

3 : Engrenage conique L3 : Liaison pivot

4 : Roue à denture droite

5 : barre de soudure

6 : fil résistance

7 : table

2 : Description de fonctionnement

La première solution que on propose est représenté par la figure ( 1 ). Elle représente le système d’aménage de la barre de soudure. La vitesse de rotation de moteur électrique (2) est réduite par l’engrenage conique(3) et ensuite transmisse au vis sans fin(1). La rotation de vis sans fin va guider en rotation la roue à denture droite(4) pour atteindre la position base et avec l’autre sens de rotation de moteur on a la position haute.

3 : Les avantages et les inconvénients

a. Les avantages : Standardisation des composants et pièce usinable à l’atelier. Réglage et maintenance facile. Une synchronisation parfaite.

b. Les inconvénients : Un coût de réalisation et temps élevé.

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III. La deuxième solution

1 : Schéma dans l’espace

FigureΙI .: Schéma de la deuxième solution

1 : Moteur électrique L1 : Liaison pivot

2 : Plateau L2 : Liaison rotule

3 : Tige L3 : Liaison pivot

4 : Support

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5

2

6

43

1

L

L

L

22

5 : Support de la barre de soudure

6 : Barre de la soudure

2 : Description de fonctionnement

La deuxième solution que on propose est représenté par la figure ( 2 ). Elle représente le système d’aménage de la barre de soudure. La vitesse de rotation de moteur électrique (1) est réduite par le réducteur et ensuite transmisse au plateau(2). La rotation de plateau va crier la translation du support (4) pour atteindre la position base.3 : Les avantages et les inconvénients

c. Les avantages : Standardisation des composants et pièce usinable à l’atelier. Réglage et maintenance facile.

d. Les inconvénients : Un coût de réalisation et temps élevé. Flambage de la tige (3)

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VI. La troisième solution

1 : Schéma dans l’espace 

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FigureΙΙΙ .3: Schéma de la troisième solution

1 : Vérin L1 : Liaison Rotule

2 : Support barre de soudure L2 : Liaison linéaire annulaire

3 : Support vérin

4 : Support barre de soudure

2 : Description de fonctionnement

La troisième solution que on propose est représenté par la figure ( 3). Elle représente le système d’aménage de la barre de soudure. La translation de barre du soudure est assure par la sortie et rentre de tige du vérin.

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2

L

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3 : Les avantages et les inconvénients

A. Les avantages :

Réglage sur machine facile et rapidité d’intervention de maintenance. Pièces usinable à l’atelier. Standardisation des composants. Adaptation à l’énergie pneumatique. Les dimensions de la machine. Grande précision au niveau de déplacement de la barre de soudure Resapé des normes de sécurité.

.

B. Les inconvénients :

Coût un peu élevé

IV. Choix et justification de la solution retenue : 1. Les différents critères de choix exigés par cahier de charge :

La machine doit présenter les caractéristiques suivantes :

Précision du déplacement de la barre de soudure. Simplicité du réglage et de maintenance.

2. Justification de la solution retenue :

La troisième solution est avantageuse et l’usure de la pièce est limite.Quand à la seconde est technologiquement acceptable et répond aux normes exigées par le cahier de charge. Elle présente un meilleur déplacement de la barre de soudure.Par conséquences, nous retenons cette dernière comme solution préconisée pour l’étude et la réalisation.

Etude de la machine

I. Introduction :

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Dans ce chapitre on vous propose l’étude cinématique, statique et dynamique

pour la stabilité et le bon fonctionnement de la machine, aussi la détermination du palie et les roulements.

II. Description de la machine :

Une fardeleuse assure l'enveloppement des produits et soude le film à l'avant et à l'arrière. Les produits traversent ensuite un tunnel de rétraction à la sortie duquel les excédents latéraux de film sont plaqués contre le produit pour assurer une fermeture hermétique.

Composants de la machine :

1 : table 4 : barre de soudure 7 : moteur réducteur

2: rouleaux 5 : vérins

3 : tapie 6 : rouleaux film plastique

1. Description du fonctionnement de la machine :

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5

6

43

2

1

7

27

Le fardelage est le procédé d'excellence pour les fardeaux de dimensions très variables. Il permet, en effet, de déposer un film, issu de deux bobines soudées pour former un rideau. La charge traverse le rideau, qui est soudé à nouveau à l'arrière du produit pour l'envelopper complètement sans le déformer. Durant le cycle de fonctionnement de la machine, l’emballage de la matière d’œuvre d’entrée passe par plusieurs phases :

A. Phase1 :- Former un rideau de film

Figure : Phase 1

B. Phase2 :

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Rideau de film

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- pousser le produit à travers le film

Figure : Phase 2

C : Phase3 :

- le vérin de soudure descend pour découper et souder le film

Figure : Phase 3

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Rideau de film

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D : Phase4 :

- Les vérins de soudure et de maintien remontent et le tapis déplace le produit de la position d’origine à la position du four

Figure : Phase 4

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Etude de la partie pneumatiqueI. Introduction :

Dans ce chapitre on s’intéresse à choisir le vérin pneumatique convenable qui répond a nos système, aussi la source nécessaire pour alimenter le vérin.

II. Choix de source d’énergie : 1. Détermination d’énergie utilisée :

Le vérin qui réalise un mouvement de translation à partir d’une source d’énergie pneumatique ou hydraulique. Les deux types de sources d’énergie présente des conditions différentes, on effet, une source d’énergie hydraulique nécessite un réservoir de fluide utilisé et une pompe hydraulique. Aussi le circuit exige une étanchéité parfaite qui empêche la fuite de fluide utilisé par contre, une source pneumatique nécessite une pompe, et le fluide utilisé set l’air et une faible fuite dans le circuit ne gène pas le fonctionnement du mécanisme.

Les domaines d’application de ces types de source d’énergie sont différant en effet la puissance utile pour un circuit pneumatique est faible par apport au circuit hydraulique vue que l’air est un fluide compressible et l’huile est fluide qui à une compressibilité faible.

Dans un système pneumatique, l’air comprimé est utilisé comme moyen de transport et de stockage d’énergie. De production facile, le système pneumatique présent un certain nombre d’avantages sont les suivants : L’air comprimé se transporte facilement dans des conduites bon marché. Il est propre et les composants fonctionnant sous cette énergie sont peu coûteux. Pas de risque de détérioration pour cause de surcharge (moteurs pneumatiques de

visseuses). Il est également peu sensible aux variations de température. Enfin les échappements d’air et les fuites ne sont que peu polluants. Utilisation idéale en milieu explosif.

Puisque l’énergie pneumatique disponible dans la société GLAMIVER, donc on va choisir des actionneurs et des pré-actionneurs pneumatiques.

2. Choix d’unité de conditionnement d’air :a. Constitution d'un Groupe de Conditionnement

Afin de garantir une disponibilité optimale de la pression nécessaire avec un air le plus pur possible, chaque équipement industriel est équipé d'une unité de conditionnement d'air comportant, au minimum, un filtre et un manodétendeur.Dans certains cas, on adjoint un huileur (ou lubrificateur) pour lubrifier l'air à l'entrée des équipements industriels.

Figure V.1 : Unité de conditionnement d’air (FRL)

1 : Régulateur (détendeur / mano-détendeur) 2 : Filtre à air

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3

1

2

4

31

3 : Lubrificateur4 : Manomètre

On a choisie l’unité de conditionnement : FESTO type FRC-18-D-5M-MINI

B. Caractéristiques des éléments constituants le groupe de conditionnement

a. Régulateur (détendeur / mano-détendeur)

Le régulateur de pression, ou détendeur, permet de garantir une pression de travail (pression du secondaire) aussi régulière que possible tant que la pression d'alimentation (pression du primaire) est supérieure à la pression demandée.Le réglage de la pression souhaitée se fait manuellement.Symbole normalisé :

b. Filtres à air :

Le filtre a pour rôle de débarrasser l'air comprimé de toutes les impuretés et de l'eau condensée en suspension afin de protéger les équipements de l'installation.Selon la cartouche filtrante choisie pour le filtre, les impuretés retenues varieront de 0,01 μm à 40 μm.Il convient de vider régulièrement le bol de la condensation récupérée et de nettoyer la cartouche des impuretés qui pourraient obturer ses pores. Symbole normalisé :

c. Lubrificateur :

Le lubrificateur n'est pas systématiquement utilisé dans les installations. Il est chargé de lubrifier l'air comprimé en injectant un brouillard d'huile dans le fluide.Ce brouillard d'huile ira se déposer sur les surfaces en mouvement des appareils pneumatique. Il participera à leur lubrification, réduisant les forces de frottement et prévenant l'usure et la corrosion.Aujourd'hui, les matériaux utilisés pour fabriquer la majorité des vérins permettent de se passer de lubrifiant.Symbole normalisé :

d.Manomètre :

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Le manomètre est l'appareil de mesure des pressions.

Les manomètres les plus courants sont à aiguille (ils indiquent la pression relative dans le circuit : l'air comprimé agit sur un fin tube qui se déforme et provoque la déviation de l'aiguille).Symbole normalisé :

III. Définition de vérin :

1. Rôle d’un vérin :

Le vérin pneumatique fait partie des actionneurs pneumatiques.

Énergie pneumatique Énergie mécanique

Vérin pneumatique

L'énergie mécanique est produite sous forme d'un mouvement permettant de provoquer un déplacement ou de créer une force.

2. Constitution d'un vérin :

Quelque soit le vérin, son type et son constructeur, il sera constitué des mêmes éléments. Le piston est solidaire de la tige qui peut se déplacer à l'intérieur du corps.

Le corps est délimité par le nez et le fond dans lesquels sont aménagés des orifices d'alimentation en air comprimé. Les espaces vides qui peuvent être remplis d'air comprimé s'appelle les chambres.

Figure V.2 : Constitution d'un vérin pneumatique

3. Principe de fonctionnement :C'est l'air comprimé qui, en pénétrant dans l'une des chambres, pousse le piston. La

tige se déplace. L'air présent dans l'autre chambre est donc chassé et évacué du corps du vérin. Comme indique la figure suivante :

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TransformerL’énergie

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Figure V.3: sortie de tige du vérin pneumatique

Le mouvement contraire est obtenu en inversant le sens de déplacement de l'air comprimé. Comme indique la figure suivante :

Figure V.4 : rentré de tige de vérin pneumatique

IV. Choix de vérin :

Vu que les efforts que doit fournir le vérin dans notre système n’pas importante et vu que le client final nous a limité au choix des composants standards qui existe en stock dans le magasin des pièces de rechange et après des essais pratiques nous avons choisit ce types de vérin.

1. Calcul de la force de poussé :

Suite au calcul statique et dynamique on a conclue que la force de poussé F de notre vérin égale :

Pour α =0° on à:

F=x=pl

r sin(β )

D' ou: sin β= h

√ (d−r2 )+h2

sin β= 300√3002+3002

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Alors F=300∗0.50.2∗0.3

=901N

On prend F=1000 N

Le vérin soumis au basculement de la mâchoire supérieure pourtant le pare brise sous une pression de 6 bras. A l’issue du calcul statique et dynamique l’effort a développé par le vérin 200 KN.

2. Taux de charge :

On va choisir un vérin double effet :

Pour pouvoir déterminer le diamètre (D) de l’alésage par conséquent (d) de la tige il faut déterminer le diamètre (D) et le taux de charge (T).

Le taux de charge usuelle est 0.5.

C’est-à-dire que le vérin va travailler a 50% de ca capacité.

La force nécessaire est égale à :

Avec :

F : force théorique.

T : taux de charge.

D’où : Fness=1000.5

=200daN

3. Diamètre et course :A. Détermination des diamètres par calcul :

Il est à note que la course de vérin est fonction de la longueur du déplacement désiré c’est à dire de l’encombrement géométrique et dimensionnelle de notre système

A partir de l’étude géométrique déjà faite on a trouvé que le course (C ) est égale à :

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Fnecessaire= FT

C=250mm

F=300×0.50.2×0.3

=901N

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Pour calculer le diamètre(D) de l’alésage il faut d’abord calculer la section(S) avec Fn est pression (P) de l’air comprimé.

S= FnP

La section (S) s’écrit en fonction du diamètre D :

On déduit le diamètre D égal à:

……

Il va ensuite falloir choisir le diamètre de la tige (d) parmi les diamètres normalisés

Deux solutions sont possibles :

- Soit en choisissant un diamètre largement inferieur et le taux de charges sera plus grand

- Soit en choisissant un diamètre largement supérieur et le taux de charges sera plus petit

Mais de mêmes caractéristiques, un vérin de diamètre supérieur coutera plus cher. Donc il faudra décider au cas par cas en faisant de sorte que le taux de charge ne soit pas très différent de celui spécifier par le choix des charges.

Dans notre exemple nos choisissant un diamètre (D) égal a 100mm ce qui nous donnera un taux de charge (T) égal a :

T= FP×S

¿ F

pπ × D2

4

B. Détermination des diamètres par l’abaque :

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D= √ 4 Sπ

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Une autre méthode pour déterminer les diamètres du notre vérin consiste à utiliser

l’abaque du constructeur donnant l’effort dynamique développé par le vérin en fonction de son diamètre et la pression relative. 0

Figure V.6 : Schéma d’abaque

4. Amortissement :

Les vérins standards disposent des dispositifs d’amortissement réglables dont les capacités sont limites. Si le vérin arrive a la fin de la course il convient de vérifier qu’il peut absorber l’énergie cinétique des objets en mouvement

Si le vérin ne peut pas absorber cette énergie. Il faut soit choisir u vérin de diamètre supérieur soit disposer d’un amortissement extérieur ou encore diminuer en vitesse de déplacement de charge si cela est permis.

5. Détermination de la vitesse maximale du vérin :

Elle peut se faire, par approximation, avec la course du vérin C et le temps d’action requis (t). Connaissant C et (t), on déterminera la vitesse moyenne Vmoy = C/(t). On majore ensuite cette valeur moyenne par un coefficient K, qui dépend de la vitesse maximale V=K×Vmoy avec les valeurs suivantes de K :

Choix final du vérin :Etude et conception de machine Année universitaire 2012-2013 D’emballage de pare-brise

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Vérin pneumatique iso6431-vdma24562-CETOP RP43P série AZØ100mm-livrée avec écrous de tige.[Annexe 05 ] [ 4 ]

Figure V.7 : le vérin choisi

6. Type de fixation :

Elles concernent la liaison du corps du vérin au bâti de la machine et la liaison de la tige du vérin à la partie mobile à déplacer.Chaque constructeur propose sa gamme de fixations relativement standardisée (quant au type de fixation).Elles sont nécessairement connues pour la détermination au flambage de la tige du vérin.

La fixation de tige de vérin avec la mâchoire supérieur s’effectué par une chape de tige mâle rotule, comme il montre la figure suivante.[Annexe 09 ]

Figure V.8: Chape de tige mâle rotule

La fixation de corps du vérin avec la bâti s’effectué par une articulation d’équerre, comme il montre la figure suivante.[Annexe 07 ]

Figure V.9 : Articulation complète d’équerre

7. Vérification de flambage de la tige de vérin :

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Le flambage est un phénomène mécanique, la tige d’un vérin à longue course, ce

comporte une poutre sollicitée au flambage sous l‘effort axial appliqué.[Annexe11 ] . [ 4 ].

Le risque de rupture dépend essentiellement :

- Du diamètre de la tige- De la nature des liaisons retenues

Les diamètres de la tige étant normalisées, il convient d’établir une relation permettant le calcul de la longueur libre de flambage pour configuration donnée d’installation du vérin

Formule d’Euler :[ 4 ]

Fc = k π2EI

L f 2

Avec :

Fc : Charge critique en (daN)

K : facteur de course « en fonction du mode de fixation (sans unité) »

E : Module d’élasticité longitudinal en (MPa) pour une tige en acier E=2×105MPa

I : Moment d’inertie de la section (cercle :π .d2

64 )

Lf : Longueur libre de flambage en millimètre

Pour calculer la longueur libre de flambage on utilise la formule suivant :[ 4 ]

Lf = Course×K

= 187×0.7

On a: I =π .d2

64

=π ×302

64

=44.15

Donc Fc = 0.7×π2×2×105×44.1517161

Fc¿ 3551daN

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Lf= 130.9 ≅131 mm

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Pour que la tige du vérin résiste au flambage, il doit vérifier l’expression suivante :

F’≤Fcs

Avec :

F’ : Effort théorique

FC : Charge critique

S : coefficient de sécurité

On a F’ égale 100 daN

Alors Fcs

=35515

=700

Donc la tige de vérin résiste au flambage.

V. Distributeurs pneumatiques :1. Fonction

Ils ont pour fonction essentielle de distribuer le fluide dans des canalisations qui aboutissent aux chambres des vérins.Comme le contacteur associé à un moteur électrique, le distributeur est le pré-actionneur associé à un vérin pneumatique.

2. Constitution d’un distributeur

Le distributeur comporte un coulisseau, ou tiroir qui se déplace dans le corps du distributeur. Il permet de fermer ou d’ouvrir les orifices par où circule l’air (orifices 2 & 4).

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Figure V.10: Constitution d’un distributeur

Pour notre circuit pneumatique on choisie trois distributeurs :

Un distributeur 5/2 pneumatique pour la commande de sortie et rentré de tige de vérin avec pilotage interne.

Symbole normalisé :

Un distributeur 3/2 pneumatique à deux commandes électropneumatique et rappel par ressert pour le pilotage des distributeurs des ventouses et de vérin.

Symbole normalisé :

VI. Accessoires de ligne:

Les accessoires de lignes ont pour objet de régler un débit, purger rapidement une capacité, réduire les bruits d'échappement et de connecter les appareils entre eux.

1. Clapets anti-retour :

 Ils assurent le passage de l'air dans un sens et bloquent le débit dans l'autre sens. Une bille peut se déplacer dans une cavité. Lorsque l'air se déplace dans le sens contraire au sens de passage, la bille obstrue le passage et empêche l'air de

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s'échapper. Cet élément peut être utilisé pour maintenir un circuit sous pression en cas de coupure d'alimentation. NORGREN ref : S/520

Symbole normalisé :

2. Régulateur d'échappement :

 Le régulateur d'échappement a pour rôle de régler la vitesse des vérins. Ils s'implantent sur chacun des orifices d’échappement des distributeurs. Ils sont composés d'un orifice de passage d'air qui peut être obstrué par une vis de réglage pour réguler l'échappement.

Symbole normalisé :

3.Réducteur de débit unidirectionnel (RDU):

Ce composant est destiné à régler le débit d'air, les RDU sont unidirectionnels. Ils doivent assurer le freinage du débit d'air dans un sens et le plein passage dans l'autre sens (droite gauche). Le clapet anti-retour obstrue le passage dans un seul sens et l'oblige à passer par l'étrangleur. NORGREN ref : T1000M0500Symbole normalisé :

3. Silencieux :

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Les silencieux sont chargés d'atténuer les bruits d’échappement de l'air

comprimé. Ils peuvent être constitués soit de chicanes, soit de filtre de mousse. NORGREN ref : T20C1800

Symbole normalisé :

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VII. Câblage pneumatique :

1. Circuit pneumatique :

Le câblage des différentes composantes pneumatiques est représente par la figure suivante :

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8

1

4

5

2

73

6

44

: Sous pression de 6 bars.

: Pilotage interne.

2. Nomenclature :

Repère Elément

1 Unité de conditionnement (FRL)2 Vérin pneumatique à double effet3 Limiteur de débit monodirectionnel4 Distributeur 3/25 Distributeur 5 /26 Silencieux 7 Echappement8 Source d’énergie

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Etude du dispositif de commande

I. Introduction :

Pour ce chapitre on va décrire les principaux éléments électriques et les capteurs utilisés dans le système et on va détailler tous.

II. Choix des éléments électriques :

1. Choix de l’armoire électrique :

Selon l’encombrement du poste et le nombre des composants électriques installés dans l’armoire on a choisissent une armoire métallique de dimension 600x600x250 dont on a installé à la porte deux voyons lumineux rouge et vert indiquant la marche et l’arrêt du poste.

Figure : armoire électrique 

2. Choix des boutons :

- Bouton poussoir : on utilise des boutons poussoir de type XB4 BL42 et XB4 BA21 pour mettre en marche et en arrêt, départ de cycle et faire le réarmement du poste en cas de défaut ce sont des boutons poussoir avec des voyants lumineux et sans voyants - Bouton d’arrêt d’urgence : on utilise un bouton d’arrêt d’urgence de type XB4 BT42 qui permet l’arrêt total du système lorsque l’opérateur constate un problème ou un danger ce bouton doit être visible et accessible par l’opérateur

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3. choix des Capteurs :

Afin d’avoir un bon fonctionnement du système et satisfaire le client on a utilisé des capteurs de différents types qui jouent un rôle important pour réaliser le bien prévue. Interrupteur de porte (door switch) :

Pour assurer la sécurité de l’opérateur ou de technicien de maintenance qui intervient sur ce poste on a utilisé un interrupteur de porte de type OMRON D4NS-1AF qui fait l’arrêt de système et coupe le circuit pneumatique pour éviter les dangers sur ces derniers.

4.Choix des appareillages de commande :

. Contacteur :Le contacteur permet d’établir ou interrompre le courant dans un récepteur. Il est commandé par une bobine alimentée en continu ou en alternatif. Il est tripolaire ou tétra polaire. Des contacts auxiliaires peuvent lui êtres ajoutés. Un contacteur est souvent utilisé accompagné d’un relais thermique pour éviter les surcharges et un sectionneur porte fusible pour protéger contre les court-circuits.

Figure : Contacteur

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Figure : Interrupteur de porte OMRON D4NS-1AF

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. Relais thermique :

Le relais thermique utilise la propriété d’un bilame formé de deux lames minces de métaux ayant des formé de deux lames minces de métaux ayant des coefficients de dilatation différents. Il s’incurve lorsque sa température augmente. Pour ce bilame on utilise un alliage de ferro-nickel et de l’invar

Figure : Relais thermique 

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