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Observation : Aucune documentation n’est autorisée. L’utilisation de la calcula

Observation : Aucune documentation n’est autorisée. L’utilisation de la calculatrice est permise. CONSTITUTION DU SUJET - Un dossier technique : pages 1/7, 2/7, 3/7, 4/7, 5/7, 6/7 et 7/7. - Un dossier réponses : pages 1/8, 2/8, 3/8, 4/8, 5/8, 6/8, 7/8 et 8/8. TRAVAIL DEMANDE A. Partie génie mécanique : pages 1/8, 2/8, 3/8 et 4/8 (10 points). B. Partie génie électrique : pages 5/8, 6/8, 7/8 et 8/8 (10 points). MACHINE DE TORSION DE LIMES DENTAIRES 1. Présentation La machine (Fig.1) est destinée à la torsion des tiges meulées (Fig.2) afin d’avoir des limes dentaires utilisées par les dentistes pour le traitement d’une dent infectée (Fig.3). La lime est composée d’une manche en plastique et d’une tige torsadée en acier inoxydable représentant sa partie active (Fig.4). Le serrage de la tige meulée au niveau de sa forme cylindrique (Fig.2) est assuré par le mandrin. L’opération de torsadage est assurée par la rotation du mandrin entrainé par le moteur Mt1, le blocage de la tige au niveau de sa forme prismatique par la pince à 4 mors et l’avance et le recul du trainard. Le déplacement du trainard est assuré par un système vis-écrou et une boite de vitesses accouplée au moteur Mt2. Dossier technique MACHINE DE TORSION DE LIMES DENTAIRES Page : 1/7 Fig.3 Fig.2 Mandrin Mt1 Support Pince à 4 mors Mt2 Trainard Vis mère Boite de vitesse Tige S1 S2 S3 S0 Dent infecté Lime dentaire Fig.1 Manche en plastique Forme cylindrique Forme prismatique Tige torsadée (partie active) Fig.4 MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION EXAMEN DU BACCALAURÉAT SESSION 2020 Section : Sciences Techniques Épreuve : Technologie Coefficient de l’épreuve : 3 Durée : 4h 2. Description de fonctionnement du mécanisme d’avance et de recul du trainard L’avance et le recul du trainard sont assurés par un système vis-écrou et un guidage prismatique (Fig.1). L’écrou est fixé sur le trainard et la vis est animée d’un mouvement de rotation à l’aide de la boite de vitesses (page 7/7 du dossier technique). Le mouvement de rotation de l’arbre moteur (1) est transmis vers la vis mère (36) à travers un ensemble de roues dentées et l’un des deux embrayages E1 ou E2 selon la vitesse de déplacement du trainard. 3. Nomenclature Rep. Nbr. Désignation Rep. Nbr. Désignation 1 1 Arbre moteur 24 1 Arbre 2 1 Vis de pression 25 4 Clavette parallèle 3 7 Vis CHc 26 2 Anneau élastique 4 1 Support moteur 27 2 Bobine (KA2, KA3) 5 1 Flasque droite 28 2 Roulement BC 6 1 Pignon Z = 30 29 2 Anneau élastique 7 1 Carter 30 1 Pignon arbré Z = 35 8 2 Cloche 31 1 Flasque gauche 9 2 Bague collectrice 32 1 Roulement à aiguilles 10 1 Pignon Z = 54 33 1 Roue dentée Z = 94 11 1 Clavette disque 34 1 Vis CHc 12 2 Roulement BC 35 1 Bouchon de remplissage 13 1 Bague entretoise 36 1 Vis mère 14 1 Anneau élastique 37 2 Roulement BC 15 1 Rondelle spéciale 38 1 Couvercle 16 4 Disque intérieur 39 1 Pignon arbré Z = 104 17 4 Disque extérieur 40 2 Plateau de pression 18 5 Vis CHc 41 2 Support bobine 19 1 Roue dentée Z = 113 42 1 Roue dentée Z = 118 20 1 Manchon cannelé 43 1 Bague à collerette 21 12 Vis CHc 44 4 Vis CHc 22 4 Roulement BC 45 1 Clavette parallèle 23 3 Bague entretoise Dossier technique MACHINE DE TORSION DE LIMES DENTAIRES Page : 2/7 4. Fonctionnement de la machine Le trainard étant en position initiale (S1 actionné). La mise manuelle d’une tige meulée dans le mandrin et l’appui sur S0 entraine le fonctionnement de la machine qui est décrit par le GRAFCET de conduite ci-dessous. Tâche 1 : Mandrin L’étape 1 du grafcet de conduite enclenche successivement les actions suivantes : - La tige meulée est serrée par les mors du mandrin (S4=1) puis une étape d’attente est activée. - L’étape 4 du grafcet de conduite permet d’entrainer en rotation le mandrin en sens horaire effectuant continuellement 12 tours (N1=1). Puis, une étape d’attente est activée. - Si (X6 = 1) , alors le mandrin effectue 12 tours en sens antihoraire ¿). Puis, une étape d’attente est activée. - L’étape 4 permet d’activer l’étape 13. - Si (X9 = 1), la lime est desserrée jusqu’à ce que S4 soit non actionné (S4=1) . Puis, une étape d’attente est activée. - Le grafcet de la tâche 1 est initialisé par l’étape 0 du grafcet de conduite. Tâche 2 : Trainard L’étape 2 du grafcet de conduite enclenche successivement les actions suivantes : - Le trainard avance à une vitesse rapide jusqu’au capteur S3. Puis, une étape d’attente est activée. - L’étape 4 du grafcet de conduite permet de reculer le trainard à une vitesse lente jusqu’au capteur S2. Puis une étape d’attente est activée. - Si (X6 = 1), la séquence reprend : avance puis recul du trainard selon les vitesses déjà prescrites ; - Si (X8 = 1), le trainard recule rapidement jusqu’à S1 puis une étape d’attente est activée. - Le grafcet de la tâche 2 est initialisé par l’étape 0 du grafcet de conduite. Tâche 3 : Pince L’étape 3 du grafcet de conduite enclenche successivement les actions suivantes : - La pince bloque la tige meulée par la sortie de ses quatre mors jusqu’à l’action du capteur S5. Puis, une étape d’attente est activée. La tige reste bloquée pendant cette étape. - L’étape 5 du grafcet de conduite permet de débloquer la tige en ouvrant la pince jusqu’à ce que le capteur S5 soit non actionné ¿). Ensuite, une étape d’attente est activée. - Si (X7 = 1), la séquence reprend : blocage puis déblocage de la tige. - Si (X9 = 1), une étape d’attente est activée. - Le grafcet de la tâche 3 est initialisé par l’étape 0 du grafcet de conduite. Dossier technique MACHINE DE TORSION DE LIMES DENTAIRES Page : 3/7 Fig.5 // Reculerle trainard à vitesse rapide 0 S0.S1 1 X12 2 X22 3 X14.X24 4 X32 5 6 X16.X22 7 X32 // Serrer la tige meulée // Avancer le trainard à vitesse rapide // Bloquer la rotation de la tige // Entrainer le mandrin dans le sens horaire // Reculer le trainard à vitesse lente // Débloquer la tige // Bloquer la tige 8 X26 9 X17. X26. X35 X34.N2 // Entrainer le mandrin dans le sens antihoraire // Avancer le trainard à vitesse rapide // Desserrer la tige X34.N2 5. Choix technologique 6. Etude du moteur Mt1 Le moteur Mt1 est à courant continu à excitation indépendante (Uex = constante) dont les caractéristiques Tu = f(n) et I = f(n), présentées à la (fig. 6), sont représentées à une tension d’induit constante U = 36V. 7. Mise en forme du signal délivré par le capteur de position Le capteur S6 convertit la position angulaire du mandrin en une tension U1. Le signal délivré par ce capteur est mis en forme par un circuit à base d’amplificateur linéaire intégré considéré parfait (Fig.7). La tension de sortie U2 de ce circuit est représentée à la (Fig. 8). Dossier technique MACHINE DE TORSION DE LIMES DENTAIRES Page : 4/7 SORTIES Fonction Actionneur Pré-actionneur Moteur à courant continu Mt1 KM1 Entrainer le mandrin dans le sens horaire KM2 Entrainer le mandrin dans le sens antihoraire Moteur à courant continu Mt2 KM3 Avancer le trainard KM4 Reculer le trainard Electro-aimant KA1 Serrer la tige meulée Embrayage E1 KA2 Vitesse rapide du trainard Embrayage E2 KA3 Vitesse lente du trainard Moto-pompe hydraulique KA4 Bloquer la tige meulée C1 - Compter le nombre de tours du mandrin C2 - Compter le nombre d’opérations de torsion ENTREES Désignation Fonction S0 Départ cycle S1 Trainard en position initiale S2 Fin de la torsion S3 Traînard en position finale S4 Tige serrée S5 Tige bloquée S6 Détecteur de tours du mandrin N1 12 tours du mandrin effectués N2 3 opérations de torsion effectuées N.B : Au début de chaque opération de torsion, le capteur S6=1. Les 12 tours du mandrin correspondent à 12 détections consécutives de ce capteur. U2 U1 Uréf 5V 0v U2 Fig. 8 Fig. 7 Fig. 6 n(tr/min) Tu=f(n) T(Nm) 0 960 970 980 990 1000 0,85 0,90 0,95 1 I(A) 0 960 970 980 990 1000 1 2 3 4 n(tr/min) I=f(n) 8. Comptage du nombre de tours du mandrin Le comptage du nombre de tours du mandrin est assuré par une carte électronique à base de circuit intégré 74193 (Fig.9). Le tableau suivant présente le mode de fonctionnement du compteur/décompteur, les états du multiplexeur, du comparateur et du moteur en fonction de l'état des variables X13 et X15 associées aux étapes 13 et 15 du grafcet de la tâche « Mandrin ». Grafcet tâche "Mandrin" C.I 74193 MUX 74157 Comparateur 7485 Moteur Mt1 X13 X15 A/ B Y 1 0 Comptage 0 AM Ac<Bc Rotation horaire 0 0 Blocage 1 uploads/Voyage/ dt1-2020-mechanical-r2018.pdf