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االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا الدورة االستدراكية 0202 -الموضوع – شعبة العلو

االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا الدورة االستدراكية 0202 -الموضوع – شعبة العلوم والتكنولوجيات :مسلك العلوم والتكنولوجيات الميكانيكية ا لصفحة 1 11 علوم المهندس المادة الشعبة أو ا لمسلك مدة اإلنج از المعامل 4 8 ***I TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT RS 45 Constitution de l’épreuve Volet 1 : présentation de l’épreuve et grille de notation : page 1/14 Volet 2 : présentation du support : pages 2/14 et 3/14 Volet 3 : substrat du sujet : pages de 4/14 à 11/14 – Situation d’évaluation 1 : page 4/14 – Situation d’évaluation 2 : page 4/14 – Situation d’évaluation 3 : page 4/14 – Documents réponses (DREP) : pages de 5/14 à 11/14 (à rendre par le candidat) Volet 4 : documents ressources (DRES) : pages de 12/14 à 14/14. Volet 1 : Présentation de l’épreuve  Système à étudier : Robot de transfert cinq axes  Durée de l’épreuve : 4 heures  Coefficient : 8  Moyen de calcul autorisé : Calculatrice non programmable  Documents autorisés : Aucun  Les candidats rédigeront leurs réponses sur les documents réponses (DREP) prévus à cet effet. Grille de notation Situation d’évaluation 1 Tâche Question Note 1.1 a 2 pts b 1,75 pt c 2,5 pts d 1,25 pt 1.2 a 3 pts b 1,5 pt c 5 pts d 1,5 pt Total SEV 1 : 18,5 pts Situation d’évaluation 2 Tâche Question Note 2.1 a 0,5 pt b 1 pt c 1 pt d 1 pt e 0,5 pt f 1 pt g 0,5 pt 2.2 a 1 pt b 1 pt c 2 pts d 1,5 pt e 1,5 pt 2.3 a 2 pts b 2 pts c 1 pt Total SEV 2 : 17,5 pts Situation d’évaluation 3 Tâche Question Note 3.1 a 2,5 pts b 4 pts c 2 pts d 2 pts e 2 pts 3.2 a 5,5 pts b 3 pts c 2 pts 3.3 a 3 pts b 2 pts c 2 pts d 2 pts 3.4 a 2,5 pts b 2,5 pts c 7 pts Total SEV 3 : 44 pts Total : 80 pts االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة االستدراكية 0202 – الموضوع - مادة :علوم المهندس- شعبة العلوم والتكنولوجيات :مسلك العلوم والتكنولوجيات الميكانيكية RS 45 الصفحة 2 14 Volet 2 : Présentation du support 1. Introduction : Afin de faciliter les tâches pour l’opérateur et amplifier le rendement dans un processus de production avec plus d’efficacité et de précision, l’utilisation des robots manipulateurs est devenue primordiale, surtout pour des travaux répétitifs et difficiles tels que : le déplacement d’objets lourds, les tâches d’assemblage, les microsoudures, etc. Le système étudié est un robot de transfert cinq axes capable d’effectuer des tâches de manutention et de manipuler des objets selon un programme de façon automatique. 2. Mise en situation et présentation du support d’étude : Dans une chaîne de production, le robot de transfert cinq axes (Figure 1) permet à l’opérateur de déplacer une pièce mécanique d’un poste de travail « A » à un poste de travail « B ». Figure 1 : Environnement du robot de transfert cinq axes Ce robot de transfert est une imitation du bras humain (Figure 2) : structure mécanique articulée comprenant le lacet, l’épaule, le coude et le poignet. Il possède cinq axes de rotation qui sont :  Axe 1 : axe du lacet, associé aux paramètres (O1,θ1) ;  Axe 2 : axe d’épaule, associé aux paramètres (O2,θ2) ;  Axe 3 : axe du coude, associé aux paramètres (O3,θ3) ;  Axe 4 : axe du poignet, associé aux paramètres (O4,θ4) ;  Axe 5 : axe de la pince, associé aux paramètres (O5,θ5). Ces différentes articulations permettent à ce robot de balayer un espace sphérique par combinaison de cinq rotations : θ1, θ2, θ3, θ4 et θ5. L'axe 5 est muni d'une pince pneumatique à mors (doigts) parallèles servant à saisir les pièces (Figure 3 page 3/14). le mouvement de ces articulations est assuré par cinq moteurs-freins à courant continu (M1, M2, M3, M4 et M5) pilotés par des variateurs de vitesse (non représentés) alimentés à partir du réseau électrique via des transformateurs adaptateurs de tension. Figure 2 : Les cinq axes du robot Poste de travail A Robot de transfert cinq axes Poste de travail B Console de commande (pupitre) االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة االستدراكية 0202 – الموضوع - مادة :علوم المهندس- شعبة العلوم والتكنولوجيات :مسلك العلوم والتكنولوجيات الميكانيكية RS 45 الصفحة 3 14 3. Principe de fonctionnement du robot de transfert cinq axes : (Figure 1 page 2/14 et DRES page 12/14) La chaîne de transmission de puissance des cinq axes est organisée selon un principe identique qui comprend :  un moteur-frein à courant continu ;  un premier réducteur (à fort rapport de réduction) ;  un deuxième réducteur (poulies-courroie crantée). Pour illustrer ceci, on considère l’extrait du dessin d’ensemble, DRES page 12/14, représentant la solution technologique permettant d'obtenir le mouvement de rotation θ1 de toute la structure mécanique articulée du robot de transfert par rapport à son socle (Figure 2 page 2/14). La puissance nécessaire pour obtenir une rotation du lacet (10) d’un angle θ1 est générée par le moteur-frein à courant continu (4) puis transmise par le premier réducteur (5) à un second réducteur poulies-courroie crantées (14 + 19 + 13). La tension de la courroie crantée (13), nécessaire à cette transmission de puissance, est obtenue grâce à l’excentrique (6). Or, étant donné que la poulie (19) est fixée par rapport au socle (1), par l’intermédiaire du fourreau (31) et des vis (21) et (29), c’est toute la partie supérieure du robot de transfert cinq axes (essentiellement 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 9 + 10 + 36 + …) qui va tourner par rapport au socle (1) par l’intermédiaire de l’arbre épaulé (36) guidé en rotation par rapport au fourreau (31) par deux roulements à billes à contact oblique (28). Pour assurer le contrôle des différents axes du robot de transfert en position et en vitesse angulaires, chaque moteur-frein est équipé d’un codeur incrémental qui permet à la partie commande de repérer avec précision la position de chaque axe. Grâce à une console de commande (ou pupitre, Figure 1 page 2/14), l’opérateur peut commander les différents mouvements du robot de transfert cinq axes. Les informations sur l’état du robot sont affichées à l’écran. La commande des cinq axes du robot de transfert est assurée par un automate programmable industriel (API) et l’ensemble du système est donc géré à partir de la console de commande via l’API. La saisie de la pièce « au poste de travail A » est réalisée par une pince pneumatique à mors parallèles, ci-contre, située en bout du poignet du robot, pour pouvoir ensuite la transférer « au poste de travail B ». L’ouverture et la fermeture des mors de cette pince sont obtenues grâce à l’action d’une pression pneumatique à l’intérieur de celle-ci. Le système robot de transfert est constitué de 5 chaînes fonctionnelles identiques (5 axes). On se limite à l’étude de la chaîne de transmission du lacet (10). L’étude consiste à analyser le fonctionnement du système étudié, améliorer des solutions technologiques, déterminer des caractéristiques, choisir des matériaux et des composants et élaborer partiellement des éléments du dossier de fabrication relatif à la production en série de l’arbre moteur (16). Tige du vérin Figure 3. Pince pneumatique à mors parallèles االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة االستدراكية 0202 – الموضوع - مادة :علوم المهندس- شعبة العلوم والتكنولوجيات :مسلك العلوم والتكنولوجيات الميكانيكية RS 45 الصفحة 4 14 Volet 3 : Substrat du sujet SEV 1 Analyse fonctionnelle et technique du robot de transfert cinq axes. 18,5 points Tâche 1.1 : Expression du besoin, de la fonction globale du robot et sa traduction en fonctions techniques et en solutions technologiques et ce à travers des outils de l’analyse fonctionnelle. En se référant à la présentation du support pages 2/14 et 3/14 et au DRES page 13/14, répondre aux questions des DREP pages 5/14 et 6/14. Tâche 1.2 : Analyse technique de quelques pièces de la chaîne de transmission du lacet (10) du robot de transfert cinq axes et de leurs liaisons mécaniques. En utilisant les pages 2/14, 3/14 et DRES page 12/14, répondre aux questions des DREP pages 6/14 et 7/14. SEV 2 Étude cinématique, énergétique, graphique et de résistance pour choisir, valider et représenter quelques éléments participant à la chaîne de transmission de puissance au lacet (10) du robot de transfert cinq axes. 17,5 points Tâche 2.1 : Conformément aux exigences de l’extrait du cahier des charges du robot, et ce pour le choix du moteur-frein à courant continu convenable, et en utilisant les données du DRES page 13/14, répondre aux questions des DREP pages 7/14 et 8/14. Tâche 2.2 : Choix du matériau de l’arbre moteur (16) sollicité essentiellement à la torsion simple et participant à la transmission de la puissance entre le réducteur (5) et la poulie motrice (14). Pour cela et en utilisant les données du DRES page 13/14, uploads/Management/ examen-si-2bac-stm-2020-session-rattrapage-sujet.pdf