PINCE DE BRAS MANIPULATEUR

Présentation

Le dessin d'ensemble représente la pince de préhension fixée à l'extrémité d'un bras manipulateur, utilisé pour déplacer des objets.

Cette pince fonctionne à l'énergie pneumatique, grâce à un vérin simple effet interne. L'air comprimé rentre dans une chambre et exerce une pression sur le piston 2. La poussée sur le piston 2 se transmet aux phalanges 4 par les biellettes 5. Le rappel du piston et de la pince en position de repos (ouverte) est obtenu par deux ressorts 9, montés en parallèle.

Sur la photo ci-dessous, un module a été rajouté à la base de la pince afin d'augmenter l'effort de serrage exercé par les doigts sur la pièce à manipuler.

Travail demandé

Activité 1 : Schéma cinématique

Proposer un schéma cinématique minimal en vue plane de la pince, correspondant à la vue de face du dessin d'ensemble.

Activité 2 : Etude statique

Le but de cette étude est de connaître les forces exercées par les phalanges 4 sur la pièce à manipuler, en fonction de la pression d'alimentation en air comprimé. On suppose :

Etape 1

Il s'agit ici de se rendre compte des positions prises par les diverses pièces, lorsque la pince est fermée.

Pour cela, représenter les formes générales de la pince (contours des pièces 2, 4 et 5), sur papier calque, à l'échelle 2:1 (la même que celle du dessin d'ensemble), en position fermée. En déduire :

Etape 2

La pression d'alimentation de la pince est de 6 bars. Calculer la résultante des forces de pression, exercée par l'air comprimé sur le piston 2.

Etape 3

On isole l'ensemble des pièces S = { 2; 7; 13 }. On suppose négligeables :

Les actions mécaniques extérieures prises en compte sont les suivantes :

Travail demandé :

  1. Ecrire les trois torseurs relatifs aux forces F, B1 et B2.
  2. Appliquer le théorème de la résultante statique pour déterminer les normes de B1 et B2.

Etape 4

On isole la phalange inférieure 4. Les actions mécaniques extérieures prises en compte sont les suivantes :

Travail demandé :

  1. Ecrire les trois torseurs relatifs aux trois actions mécaniques décrites ci-dessus.
  2. Ecrire les trois torseurs au même point de réduction. On choisira le point D, centre de l'axe 6.
  3. Appliquer le théorème de la moment statique pour déterminer la norme de P.

Remarque :

Si on isole la biellette inférieure 5, on constate qu'elle est soumise à deux forces (le poids et les frottements sont négligeables). Le PFS nous enseigne que ces deux forces sont directement opposées : Même support, même norme mais de sens opposés. En utilisant le principe des actions mutuelles, on montre que C1 = - B1. En somme, les biellettes transmettent des forces sans les modifier.

Activité 3 : Dessin en vues planes et en perspective de la phalange 4

Réaliser le dessin de définition non coté de la phalange 4 :

Conditions :

Activité 4 : Dessin en vues planes et en perspective du piston 2

Réaliser le dessin de définition non coté du piston 2 :

  • Vues de face, de dessus et de droite extérieures.
  • Vue en perspective cavalière.

    Conditions :

    Activité 5 : Etude de conception

    Sur une chaîne de montage, la pince doit saisir un cylindre de diamètre 12 mm, comme le montre le schéma ci-dessous. On demande de concevoir les "doigts" permettant de saisir ce cylindre. Les doigts se fixent sur les phalanges 4 à l'aide de vis de diamètre nominal M4, chaque phalange comportant chacune deux trous taraudés (voir dessin d'ensemble).

    Travail demandé :

    1. Réaliser les dessins de définition non coté des deux doigts.
    2. Proposer une représentation volumique des doigts à l'aide de SolidWorks.
    3. Préciser, sur les dessins de définition, les références des vis utilisées pour fixer les doigts sur les phalanges.