{"id":2046,"date":"2017-06-08T08:43:45","date_gmt":"2017-06-08T06:43:45","guid":{"rendered":"http:\/\/gap47.astrosurf.com\/?page_id=2046"},"modified":"2019-12-17T18:36:46","modified_gmt":"2019-12-17T16:36:46","slug":"principes-de-conception-des-machines","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/gap47.astrosurf.com\/index.php\/principes-de-conception-des-machines\/","title":{"rendered":"Principes de conception des machines"},"content":{"rendered":"

Avant de se lancer dans la construction de la machine, il est n\u00e9cessaire d’\u00e9tablir un cahier des charges qui s’attachera \u00e0 arr\u00eater certains param\u00e8tres en fonction des objectifs vis\u00e9s :<\/span><\/em><\/strong><\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

Type de machine  :<\/strong><\/span><\/p>\n

On d\u00e9finira le type de machine en fonction de ses propres besoins :<\/span><\/p>\n

\u2022  Pour le doucissage, le polissage ou les deux \u00e0 la fois. <\/span><\/div>\n
 <\/div>\n

\u2022  Simple ou double excentrique : Pour le doucissage, une simple excentrique est largement suffisante alors que pour le polissage, la double excentrique apporte un plus en termes de vari\u00e9t\u00e9s de courses. Qui peut le plus, peut le moins : une double excentrique peut travailler avec un seul excentrique au besoin et peut \u00eatre plus polyvalente.<\/span><\/p>\n

\u2022  L’encombrement maximum acceptable<\/span><\/p>\n

\u2022  La plus ou moins grande difficult\u00e9 de fabrication : outillage, mat\u00e9riaux, savoir faire, \u2026<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

Capacit\u00e9 de la machine  :<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Seront notamment arr\u00eat\u00e9s :<\/span><\/p>\n

\u2022  Le diam\u00e8tre maximum et le poids<\/strong> des disques qui ont une influence sur : la rigidit\u00e9 du plateau et des structures (en particulier mobiles tels que axes, paliers, bras, \u2026), l’encombrement de la machine et sa capacit\u00e9 \u00e0 \u00eatre install\u00e9e dans un local donn\u00e9, la puissance des moteurs, les dispositifs de maintien lat\u00e9ral du disque sur le plateau, \u2026<\/span><\/div>\n

\u2022  L’\u00e9paisseur maximum et minimum<\/strong> des disques (outils et miroirs) afin de d\u00e9terminer la plage de r\u00e9glage de hauteur du dispositif d’entra\u00eenement du disque sup\u00e9rieur.<\/span><\/p>\n

\u2022  Le nombre de plateaux : <\/strong>Il est possible de multiplier les plateaux et bras associ\u00e9s en se servant des m\u00eames moteurs. Leur puissance devra alors prendre en compte ce besoin suppl\u00e9mentaire.<\/span><\/p>\n\n\n\n\n
\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n<\/tr>\n
Machine \u00e0 polir de grande capacit\u00e9 (r\u00e9alisation Group 70 <\/a>) <\/em><\/span><\/td>\nMachine \u00e0 polir \u00e0 double plateau (r\u00e9alisation Mirro-Sph\u00e8re <\/a>) <\/em><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/p>\n

Ergonomie : <\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

La conception de la machine devra tenir compte de :<\/span><\/p>\n

\u2022  L’accessibilit\u00e9 des organes<\/strong> de commande ou de r\u00e9glage : interrupteurs, potentiom\u00e8tres, manivelles, poulies, \u2026 <\/span><\/span><\/p>\n

\u2022  La facilit\u00e9 de man\u0153uvre<\/strong> des disques : d\u00e9gagement facile et rapide du syst\u00e8me d’entra\u00eenement, man\u0153uvre ais\u00e9e des disques et sans obstacle, treuils, \u2026<\/span><\/p>\n

\u2022  La facilit\u00e9 de nettoyage<\/strong> : les surfaces lisses et d\u00e9pourvues de recoins facilitent le nettoyage et limitent les risques de contamination.<\/span><\/p>\n\n\n\n\n
\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n<\/tr>\n
Exemple de machine ergonomique (r\u00e9alisation Laurie Hall <\/a>) <\/em><\/span><\/td>\n Machine \u00e9quip\u00e9e d’un treuil (r\u00e9alisation Bill Thomas <\/a>) <\/em><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/span><\/p>\n

Types et nombre de moteurs et r\u00e9ducteurs  :<\/strong><\/span><\/p>\n

On peut citer les diff\u00e9rents types de moteurs avec leurs avantages et inconv\u00e9nients :<\/span><\/p>\n

\u2022  Moteurs \u00e0 courant continu :<\/strong> Avantages : \u00e9conomiques, syst\u00e8mes de variation de vitesse plus simples et \u00e9conomiques, s\u00e9curit\u00e9 \u00e9lectrique. Inconv\u00e9nients : en g\u00e9n\u00e9ral de plus faible puissance, moins robustes (usure des charbons).<\/span><\/p>\n

\u2022  Moteurs \u00e0 courant alternatif :<\/strong> Avantages : Puissance \u00e9lev\u00e9e (notamment ceux de type triphas\u00e9). Inconv\u00e9nients : Prix assez \u00e9lev\u00e9 (notamment ceux de type triphas\u00e9), syst\u00e8me de variation de vitesse plus complexe et co\u00fbteux, risque d’\u00e9lectrocution en milieu humide<\/span><\/p>\n

\u2022  Moteurs pas-\u00e0-pas : <\/strong>Avantages :<\/strong> Plage importante de variation de vitesses, possibilit\u00e9 de pilotage par ordinateur, s\u00e9curit\u00e9 \u00e9lectrique. Inconv\u00e9nients : Prix \u00e9lev\u00e9, puissance limit\u00e9e pour un prix raisonnable.<\/span><\/p>\n

Il conviendra \u00e9galement de d\u00e9terminer le nombre de moteurs. L’id\u00e9al est de disposer d’un moteur pour chaque organe mobile (plateau, excentriques) afin de limiter la p\u00e9riodicit\u00e9 des courses nuisible \u00e0 la r\u00e9gularit\u00e9 des formes g\u00e9n\u00e9r\u00e9es. Toutefois, notamment pour des raisons \u00e9conomiques, il est possible de n’utiliser qu’un seul moteur actionnant chaque mouvement par l’interm\u00e9diaire de courroies ou d’engrenages.<\/span><\/p>\n

Concernant les r\u00e9ducteurs, les plus classiques sont des syst\u00e8mes \u00e0 engrenages. Ils sont en g\u00e9n\u00e9ral con\u00e7us pour \u00eatre mont\u00e9s sur un type de moteur sp\u00e9cifique (l’ensemble constituant un moto-r\u00e9ducteur) mais il est aussi possible d’adapter un r\u00e9ducteur de r\u00e9cup\u00e9ration sur un moteur quelconque. La r\u00e9duction de vitesse peut \u00e9galement \u00eatre r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 l’aide de poulies et courroies (voir paragraphe suivant).<\/span><\/p>\n\n\n\n\n
 <\/p>\n

\"\"<\/td>\n

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\"\"<\/td>\n<\/tr>\n

Moteur \u00e0 courant continu (r\u00e9cup\u00e9r\u00e9 sur une machine \u00e0 laver) et r\u00e9ducteur rajout\u00e9 (r\u00e9alisation GAP47 <\/a>) <\/em><\/span><\/td>\nMoto-r\u00e9ducteur \u00e0 courant alternatif triphas\u00e9 + poulies et courroies crant\u00e9es (r\u00e9alisation <\/em>Mirro-Sph\u00e8re <\/a>) <\/em><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/p>\n

Syst\u00e8me de variation de vitesse  :<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Diff\u00e9rents syst\u00e8mes peuvent \u00eatre utilis\u00e9s pour faire varier la vitesse des moteurs :<\/span><\/p>\n

\u2022  Poulies et courroies : <\/strong>Avantages : robustes, \u00e9conomiques (possibilit\u00e9 de les fabriquer ou de les r\u00e9cup\u00e9rer). Inconv\u00e9nients : Moins souple d’utilisation, \u00e9tagements de vitesses plus r\u00e9duits.<\/span><\/p>\n

\u2022  Syst\u00e8mes \u00e9lectriques ou \u00e9lectroniques : <\/strong>Pour les moteurs \u00e0 courant continu, on peut citer le rh\u00e9ostat (mais qui p\u00e9nalise la puissance des moteurs), le variateur \u00e9lectronique, l’alimentation \u00e0 tension variable, le hacheur. Pour les moteurs \u00e0 courant alternatif (Monophas\u00e9s ou triphas\u00e9s) : variateur \u00e9lectronique de fr\u00e9quence.<\/span><\/p>\n\n\n\n\n
\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n<\/tr>\n
Syst\u00e8me \u00e0 poulies (r\u00e9alisation <\/em>Juhani Kyyr\u00f6 <\/a>) <\/em><\/span><\/td>\n Machine \u00e9quip\u00e9e d’un variateur \u00e9lectronique, en rouge sur la photo (r\u00e9alisation Carl Zambuto <\/a>) <\/em><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/p>\n

R\u00e9glage des excentriques  :<\/span> <\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Plusieurs syst\u00e8mes peuvent \u00eatre envisag\u00e9s pour ce r\u00e9glage :<\/span><\/p>\n

\u2022  R\u00e9alisation de plots sur l’excentrique d\u00e9finissant une s\u00e9rie de fixations possibles du pivot du bras d’entra\u00eenement. Ce syst\u00e8me est simple \u00e0 r\u00e9aliser mais n\u00e9cessite une interruption du travail pour proc\u00e9der au r\u00e9glage<\/span><\/p>\n

\u2022  R\u00e9alisation d’une glissi\u00e8re : celle-ci peut \u00eatre constitu\u00e9e d’un simple guide en bois, d’un tube m\u00e9tallique (section carr\u00e9e ou en U), d’une queue d’aronde, \u2026 Le blocage du pivot dans la position souhait\u00e9e peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 par une vis pression. Le pivot peut \u00e9galement \u00eatre fix\u00e9 sur un \u00e9crou entra\u00een\u00e9 par une tige filet\u00e9e actionn\u00e9e par une manivelle.<\/span><\/p>\n

Il est souhaitable que le syst\u00e8me pr\u00e9voit la possibilit\u00e9 d’un r\u00e9glage \u00e0 z\u00e9ro des excentriques (voir plus loin).<\/span><\/p>\n

Un dispositif de mesure de l’excentricit\u00e9 compl\u00e9tera utilement le syst\u00e8me (graduations, jauge de profondeur, \u2026). Pour r\u00e9gler le point z\u00e9ro (excentricit\u00e9 nulle), on fait tourner la bielle et on ajuste le r\u00e9glage jusqu’\u00e0 ce qu’aucun mouvement de va et vient ne soit perceptible sur le bras.<\/span><\/p>\n\n\n\n\n
\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n<\/tr>\n
R\u00e9glage par glissi\u00e8re et tige filet\u00e9e (r\u00e9alisation <\/em>Juhani Kyyr\u00f6 <\/a>) <\/em><\/span><\/td>\nR\u00e9glage par plots (r\u00e9alisation <\/em>David H. Bevel <\/a>) <\/em><\/span><\/td>\nGraduation de l’excentricit\u00e9 (r\u00e9alisation S. Rychnovsky)<\/em><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/p>\n

Syst\u00e8me d’entra\u00eenement du disque sup\u00e9rieur  :<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Selon le type de machine et la nature du disque \u00e0 entra\u00eener, plusieurs solutions sont envisageables :<\/span><\/p>\n

\u2022  Doigt d’entra\u00eenement : <\/strong>Celui-ci est constitu\u00e9 d’un embout cylindrique, de pr\u00e9f\u00e9rence arrondi \u00e0 son extr\u00e9mit\u00e9 ou id\u00e9alement d’une rotule. Le doigt vient se loger dans un trou r\u00e9alis\u00e9 au dos du disque sup\u00e9rieur afin d’assurer l’entra\u00eenement. Ce trou doit \u00eatre bien centr\u00e9 sur le disque. Il peut simplement \u00eatre creus\u00e9 dans le mat\u00e9riau constitutif du disque outil (bois, pl\u00e2tre) mais il est pr\u00e9f\u00e9rable de le chemiser avec un tube m\u00e9tallique pour une meilleure r\u00e9sistance \u00e0 l’usure (pi\u00e8ce tourn\u00e9e ou simple tube m\u00e9tallique mont\u00e9 en force dans le trou). En l’absence de rotule, le diam\u00e8tre du trou laissera un jeu suffisant pour permettre l’oscillation libre du disque sup\u00e9rieur en fonction de sa position par rapport au disque inf\u00e9rieur. Pour l’entra\u00eenement du miroir en position dessus, on peut envisager le collage d’une pi\u00e8ce en bois ou en m\u00e9tal au dos du disque \u00e0 l’aide de ciment d’opticien (poix + cire \u00e0 cacheter). Le trou est alors confectionn\u00e9 dans cette pi\u00e8ce rajout\u00e9e de fa\u00e7on bien centr\u00e9e par rapport au disque. Quelle que soit la configuration, la rotule devra \u00eatre positionn\u00e9e au plus pr\u00eat de la surface utile du disque afin de limiter l’effet \u00ab bras de levier \u00bb pouvant, s’il est trop important, entra\u00eener des d\u00e9fauts de bord rabattu.<\/span><\/p>\n

\u2022  Crocodile : <\/strong>Il s’agit d’un cadre qui enserre le disque et le maintient par des touches lat\u00e9rales dispos\u00e9es sur sa tranche. Pour limiter les contraintes et laisser le disque sup\u00e9rieur libre en rotation, la surface en contact et le coefficient de frottement de ces touches devront \u00eatre limit\u00e9s (t\u00e9flon, roulette, \u2026). Ce dispositif permet de positionner le plan de contact des touches au plus proche de la surface optique et de limiter ainsi l’effet de basculement. Il impose toutefois que la forme de la tranche du disque soit r\u00e9guli\u00e8re (circularit\u00e9, non tronconique). Le crocodile est principalement utilis\u00e9 sur les machines de type Hindle mais on peut aussi l’adapter \u00e0 d’autres types de machines (voir photo ci-dessous).<\/span><\/p>\n

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Support sup\u00e9rieur :<\/strong> Il sera constitu\u00e9 d’un plateau ou d’une structure en \u00e9toile sur laquelle seront fix\u00e9es les touches lat\u00e9rales. Il pourra reposer sur le dos du disque inf\u00e9rieur. Dans ce cas, il est conseill\u00e9 d’interposer un molleton pour limiter les flexions du disque. Une rotule permettra \u00e9galement un certain degr\u00e9 de libert\u00e9 afin d’autoriser le mouvement d’oscillation du disque en fonction de sa position sur la sph\u00e8re.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n\n
\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n<\/tr>\n
Entra\u00eenement par doigt-rotule (r\u00e9alisation <\/em>Mirro-Sph\u00e8re<\/a>) <\/em><\/span><\/td>\nEntra\u00eenement par crocodile (r\u00e9alisation Martin Cibulski<\/a>) <\/em><\/span><\/td>\nEntra\u00eenement par support sup\u00e9rieur (r\u00e9alisation GAP47<\/a>) <\/em><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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Plateau tournant  :<\/strong><\/span><\/p>\n

En fonction de la charge et des porte-\u00e0-faux, la solidit\u00e9 de la structure de maintien du plateau sera plus ou moins cons\u00e9quente (diam\u00e8tre de l’axe, simples paliers ou roulements, but\u00e9e longitudinale, \u2026). Pour soulager l’axe et ses paliers, il est judicieux de faire appuyer le plateau sur trois roulettes dispos\u00e9es \u00e0 120\u00b0.<\/span><\/p>\n

Le plateau lui-m\u00eame devra \u00eatre suffisamment \u00e9pais pour ne pas fl\u00e9chir et d’une grande plan\u00e9it\u00e9. Il devra \u00e9galement \u00eatre parfaitement \u00e9tanche \u00e0 l’eau.<\/span><\/p>\n

Il devra \u00eatre \u00e9quip\u00e9 de touches lat\u00e9rales (en g\u00e9n\u00e9ral trois \u00e0 120\u00b0) dont le principe permettra de s’adapter \u00e0 des miroirs de diff\u00e9rents diam\u00e8tres et de proc\u00e9der \u00e0 leur centrage sur l’axe de rotation : plots interchangeables en positions, glissi\u00e8res, cames, tiges filet\u00e9es, \u2026 Le mat\u00e9riau constitutif des embouts de ces touches permettra d’att\u00e9nuer les effets des chocs avec la tranche du disque de verre.<\/span><\/p>\n

Le disque miroir reposera sur un molleton pour limiter les flexions (comme sur un poste de travail fixe). Pour de grands miroirs peu \u00e9pais, il peut \u00eatre envisag\u00e9 de les faire reposer sur des appuis similaires \u00e0 ceux de leurs futurs barillets (triangles de flottaison, leviers astatiques, \u2026).<\/span><\/p>\n\n\n\n\n
\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n<\/tr>\n
Grand plateau maintenu par 3 roulettes \u00e0 120\u00b0 (r\u00e9alisation Mirro-Sph\u00e8re)<\/a><\/em><\/span><\/td>\nCales lat\u00e9rales du plateau r\u00e9glables par plots (r\u00e9alisation Dave) <\/em><\/span><\/td>\nCales lat\u00e9rales r\u00e9alis\u00e9es avec des tiges filet\u00e9es \u00e0 embouts t\u00e9flon (r\u00e9alisation GAP47<\/a>) <\/em><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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Accessoires :
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Selon les besoins, il est possible d’envisager certains accessoires plus ou moins utiles :<\/span><\/p>\n

Cuve de recueil du produit de polissage : <\/strong>Les coulures dues aux exc\u00e8s de produit \u00e0 polir ne sont en g\u00e9n\u00e9ral pas importantes. On peut malgr\u00e9 tout envisager la mise en place d’une cuve en dessous du plateau.<\/span><\/span><\/p>\n

Capotage :<\/strong> Cet accessoire peut s’av\u00e9rer utile pour limiter les contaminations de poussi\u00e8res. Il peut \u00eatre fabriqu\u00e9 en Plexiglas ou \u00e0 l’aide d’une cage habill\u00e9e d’un film plastique souple. Ses dimensions seront calcul\u00e9es de mani\u00e8re \u00e0 recouvrir l’ensemble de la machine y compris le d\u00e9battement maximum des bras mobiles. On veillera \u00e0 ce que ce dispositif ne conduise pas \u00e0 une \u00e9l\u00e9vation anormale de la temp\u00e9rature dans l’enceinte ainsi cr\u00e9\u00e9e (chauffe des moteurs \u00e0 proximit\u00e9). <\/span><\/span><\/p>\n

Alimentation automatique en produit \u00e0 polir : <\/span>Ce dispositif n\u00e9cessite une pompe (type aquarium ou autre), un programmateur permettant de r\u00e9gler la fr\u00e9quence des alimentations, un agitateur afin d’\u00e9viter la d\u00e9cantation du produit dans son flacon et un automatisme garantissant l’alimentation uniquement lorsque les disques sont d\u00e9cal\u00e9s. <\/span><\/span><\/p>\n

P\u00e9dale de commande de la rotation du plateau : <\/strong>Cet accessoire peut \u00eatre fort utile lorsque l’on travaille \u00e0 la main en utilisant le plateau de la machine. Un appui intermittent sur la p\u00e9dale permet de faire l\u00e9g\u00e8rement pivoter le disque inf\u00e9rieur en \u00e9vitant ainsi \u00e0 l’op\u00e9rateur de se d\u00e9placer autour du poste. <\/span><\/span><\/p>\n

Roulettes de d\u00e9placement : <\/span>Il peut s’av\u00e9rer utile de disposer des roulettes sous les pieds du b\u00e2ti de la machine. De cette mani\u00e8re, il sera ais\u00e9 de la d\u00e9placer au besoin ce qui peut s’av\u00e9rer appr\u00e9ciable dans un local \u00e9troit. Le dispositif peut \u00eatre am\u00e9lior\u00e9 par un syst\u00e8me de blocage des roues en position.<\/span><\/span><\/p>\n\n\n\n
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Exemple de capotage machine (r\u00e9alisation Dave)<\/span><\/em><\/span><\/p>\n

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P\u00e9dale de commande de la rotation du plateau (r\u00e9alisation GAP47<\/a>)<\/em><\/span>
\n<\/em><\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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Centrage du mouvement  :<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Le r\u00e9glage g\u00e9om\u00e9trique initial de la machine a pour objet de centrer les courses des bras sur l’axe de rotation du plateau. Pour cela, on remplace le doigt d’entra\u00eenement par un feutre bien centr\u00e9 et on scotche une feuille de papier sur le plateau (ou un film pour tableau blanc). On proc\u00e8de tout d’abord au r\u00e9glage \u00e0 z\u00e9ro de l’excentricit\u00e9 des bielles (leur rotation ne doit pas g\u00e9n\u00e9rer de mouvement du doigt). On fait ensuite reposer le feutre sans trop de pression sur le plateau dont on d\u00e9clenche alors le mouvement de rotation. Si l’axe du doigt n’est pas parfaitement centr\u00e9 sur celui du plateau, on verra se dessiner un cercle dont le rayon repr\u00e9sentera le d\u00e9calage qu’il conviendra de compenser. On peut utiliser le m\u00eame proc\u00e9d\u00e9 pour tracer le mouvement du doigt avec le(s) excentrique(s) entra\u00een\u00e9s en rotation. Cela permettra notamment de v\u00e9rifier que le trac\u00e9 de la figure passe r\u00e9guli\u00e8rement au centre ou que le mouvement n’est pas p\u00e9riodique (superposition des boucles).<\/span><\/p>\n

Il convient \u00e9galement de bien centrer la pi\u00e8ce optique sur le plateau. Pour cela, on actionne le mouvement de rotation et on v\u00e9rifie l’oscillation \u00e9ventuelle de celle-ci par rapport \u00e0 un palpeur situ\u00e9 sur la tranche du miroir (tasseau de bois, comparateur). On agit ensuite sur les cales lat\u00e9rales pour recentrer l’ensemble tout en conservant un l\u00e9ger jeu.<\/span><\/p>\n\n\n\n\n
\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n\"\"<\/td>\n<\/tr>\n
Centrage du mouvement du bras par rapport au plateau\/ r\u00e9alisation GAP47<\/a><\/em><\/span><\/td>\nFigure trac\u00e9e par un feutre rempla\u00e7ant le doigt d’entra\u00eenement \/photo Mirro-Sph\u00e8re)<\/a><\/em><\/span><\/td>\nCentrage du miroir au comparateur (r\u00e9alisation Bill Thomas<\/a>) <\/em><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
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Avant de se lancer dans la construction de la machine, il est n\u00e9cessaire d’\u00e9tablir un cahier des charges qui s’attachera \u00e0 arr\u00eater certains param\u00e8tres en fonction des objectifs vis\u00e9s :   Type de machine  : On d\u00e9finira le type de machine en fonction de ses propres besoins : \u2022  Pour le doucissage, le polissage ou les deux … <\/p>\n

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