Cintreuse CNC à matrices et mandrin

  • Auteur de la discussion cantause
  • Date de début
cantause

cantause

Compagnon
Bonjour à tous,

Comme mon "parc machine" s'étoffe, je vois doucement venir le moment où je serais capable de fabriquer les pièces d'une machine qui me trotte en tête depuis pas mal de temps, une cintreuse numérique pour tubes.
Je vous explique pourquoi j'aimerais en faire une, c'est avant tout parce que j'aime les machines et qu'en fabriquer une est un chouette projet, il suffit de voir la satisfaction qu'en retirent les membres du forum pour les envier, mais aussi parce que je voudrais pouvoir former des tubes avec précision et selon des formes "complexes".
C'est aussi un projet intéressant pour concevoir une interface homme/machine autonome (dans un second temps, d'abord elle sera numérisée à partir d'un pc), qui intègrerait les spécifications des matériaux et leur comportement afin de compenser les effets indésirables, mais ça c'est pour plus tard.
Mon but est de pouvoir faire des chassis, cadres, accessoires qui demandent des cintrage en tube d'acier et particulièrement en acier au chrome-molybdène (jusqu'à 50x3), ce qui demande des couples fort importants, d'après mes premiers calculs, corrigés par des données empiriques sur des sites américains on se situe entre 5kNm et 10kNm (couple à fournir au système), ça fait beaucoup.
En me basant sur les données des constructeurs de ce type de machine je cherche une vitesse angulaire de 30°/sec (5tr/min =~0,5 rad/s), il ne faut pas que ça soit trop lent apparemment car laisser peu de temps au cristaux du réseau pour "refroidir" permet de limiter l'augmentation du module d'Young lors de l'écrouissage, est-ce correcte?
Je pense aussi utiliser des matrices standards dans un premier temps au moins.

L'architecture de la partie mécanique ne m'effraie pas trop (pour l'instant), je m'attends à des organes de taille conséquente, par contre je me pose de nombreuses questions sur la motorisation...

Je pensais au départ utiliser un actionneur rotatif hydraulique (vérin/crémaillère couplé à un pignon) et le mettre en prise directe (via un accouplement) sur le porte-matrice, ça permettait de s'affranchir des jeux de transmission et on trouve ce type de matériel en "vieux neuf" pour un prix correcte aux Etats-Unis (je n'en ai pas beaucoup vu en occasion chez nous), mais pour les couples supérieurs à 3kNm ça devient lourd et donc les frais de port suivent. L'autre ennui est que je ne connais pas les boucles de positionnement par système hydraulique, j'ai entendu dire qu'elles n'étaient pas faciles à mettre au point à cause des non-linéarités inhérentes aux systèmes hydrauliques.
Question prix, c'est la solution qui me semble la moins cher.

L'autre solution est un servo moteur, bien plus simple pour la boucle de positionnement, par contre il faut un fameux rapport de réduction, pour un moteur à 1500 tr/min ça fait 1500/5= 300.
Je suppose que les réducteurs du commerce acceptants ces couples sont hors de portée en neuf et ne courent pas les rues en occasion? Le mieux que j'ai trouvé chez HPC est 1kNm à 600€ et je ne pense pas que le rapport de réduction était suffisant.
Un tel réducteur est-il réalisable en amateur? Serait-ce rentable? vers quelle type partir? Nombreux étages à axes parallèles et denture hélicoïdale? Vis sans fin? Epicycloïdal? J'ai bien peur que si le carter est réalisable le coût des engrenages risque d'être fort élevé.

Je n'ai pas pu rassembler beaucoup d'infos sur les solutions adoptées surs les machine professionnelles, je comprends que les fabricants n'aient pas besoin d'en parler beaucoup, mais je crois que les deux solutions se côtoient avec une présence de plus en plus forte des servos.

Naturellement ma préférence va au système hydraulique, plus facile à se procurer en occasion mais d'un rendement plus faible, on est à 5kW (10kNm à 0,5 rad/s) en sortie de vérin donc probablement 15 kW en entrée de groupe hydraulique, ça correspond aux puissances annoncées par les fabricants de machines de ce gabarit.
L'avantage de l'hydraulique est aussi le fait que la commande ne demande pas beaucoup de puissance, comparé à un moteur électrique de 10 kW tout du moins.

Pour vous donner une idée, voici le genre de machine que je souhaiterais faire:

10845591-soco-sb-63auto-pipe-bending-machine.jpg


Et pour ceux qui ne connaissent pas les actuateurs rotatif hydraulique:

0900PTR.jpg


Comme on peut le voir sur la machine, s'il s'agît d'un actuateur rotatif comme celui de la seconde photo, il ne se trouve certainement pas en dans l'axe du porte-matrice, la zone est trop petite, Je ne vois comme solution qu'une transmission (chaine?) entre les deux, idem pour un servo (ou un renvoi d'angle?), éventuellement l'utilisation d'un vérin rotatif hydraulique comme ceci:

helical-hydraulic-rotary-actuator-408919.jpg


Je suis ouvert à toutes vos suggestions sur le sujet!

Bon week-end.

François
 
L

lacier

Compagnon
Bonjour,
Dans le commerce il existe des réducteurs et servo-réducteurs d'encombrement réduit qui pourraient sans doute convenir à ton application, voir chez Harmonic drive et aussi Cyclo drive.
J'ai déjà utilisé des réducteurs Harmonic drive, grande réduction dans une petite taille, grand couple transmissible, c'est super, c'est du haut de gamme.

Ces produits existent en réducteurs complets et en éléments à intégrer, on a donc une grande souplesse d'intégration.
Voila une idée parmi d'autres...
 
cantause

cantause

Compagnon
Merci Lacier pour tes bons conseils (comme d'habitude)

Je les contacterai, mais j'ai un peu peur des tarifs quant même :)
Je ne m'attends pas à construire cette machine pour 500€, mais j'essaie rester raisonnable, c'est un outil parmi d'autres...
Par contre si ça ne tenait qu'à moi je partirais sur un servo, c'est plus simple à réguler et le rendement est probablement meilleur!
 
D

duredetrouverunpseudo

Compagnon
Et pourquoi ne pas utiliser un simple vérin hydraulique double effet qui actionnerais la matrice de forme pour rester sur un système a enroulement.

Un codeur suit le mouvement d'enroulement, quand la consigne de l'opérateur est atteinte, le système coupe l'alimentation du vérin et lui inverse le mouvement pour dégager le tube.
 
cantause

cantause

Compagnon
J'y ai pensé, la plupart des cintreuses amateur reposent sur ce principe, mais j'ai oublié d'indiquer une donnée, je voudrais pourvoir faire des cintrages de 180° (en une passe).
De plus le système vérin/bras de levier a un couple fort variable dès qu'on veut atteindre un débattement important et je cherche une vitesse de cintrage la plus constante possible.
Je m'étais même dit qu'on pourrait utiliser plusieurs vérins qui prendraient le relais les uns des autres mais ça commençait à faire fort usine à gaz :)
Il y a aussi l'idée du bras de levier qui actionne un réducteur de faible rapport, 4 par exemple, on pourrait se contenter d'une rotation de 45° pour obtenir les 180° à la matrice, mais je n'ai aucune idée du prix des engrenages nécessaires, le système devient un peu moins "propre" alors je garde l'idée comme solution de secours.

Merci quant même!
 
cantause

cantause

Compagnon
Merci Big block, je connaissais l'adresse :)
J'y ai trouvé des données forts intéressantes.

Bonne soirée
 
D

duredetrouverunpseudo

Compagnon
Toujours pour rester dans l'hydraulique, il existes des moteurs hydrauliques qui sont facile a se procurer, beaucoup utilisé en agriculture et en engin de TP

A voir si sur ceux a faible vitesse, elle est compatible avec celle que tu a définit, ainsi que la "constance" du couple
 
cantause

cantause

Compagnon
Merci pour cette idée, je vais un peu regarder du côté des moteurs hydraulique!
 
D

duredetrouverunpseudo

Compagnon
La plus impressionnante des cintreuses CN est bien celle la


Je serait curieux de voir le mécanisme qui déplace et fait rotuler la "buse"
 
Dernière édition par un modérateur:
cantause

cantause

Compagnon
duredetrouverunpseudo a dit:
La plus impressionnante des cintreuses CN est bien celle la

Ca on est bien d'accord, on croirait voir un lasso au ralenti, comme si le tube était un simple spaghetti :)
Il a certainement fallu une belle mise au point de ce genre de machine, les matériaux et mécanisme la "buses" sont sûrement peu banals.
Par contre j'ai des doutes quant à la précision de tels machines, certainement très correctes, il faut dire que c'est du "vrai" 3D donc plutôt destiné à la ferronnerie et aux oeuvres d'arts.
En ce qui me concerne je recherche la précision, pour faire des assemblages soudés précis par la suite, qui demanderont d'éventuels usinages ultérieurs.
J'ai un peu regardé du côté des moteurs hydrauliques mais il faut déjà de très grosses unités pour obtenir les couples que je vises.
J'ai aussi regardé du côté des moto-réducteurs d'occasion mais rien qui dépasse le kNm et les 5 kw, il y en a pourtant à la pelle sur ebay.de.
Je reste parti sur mon actuateur hydraulique pour l'instant et si je ne trouve pas un modèle "coupleu" qui satisfait à mes demandes j'approfondirai l'idée du vérin double effet avec un étage de réduction entre le bras de levier et le porte mandrin, mais j'ai peur du surcoût engendré par cet étage...
 
B

big bloc

Ouvrier
bonsoir, tu peux aller à + de 180 °avec un verin:

corps  tige.jpg
 
B

big bloc

Ouvrier
ouvert à plus de 180° Cest le principe de la pelle arrière du tratopelle JBC. La grosse bielle est prise sur 3 pivots..

corps  tige 180.jpg
 
cantause

cantause

Compagnon
Merci big bloc!
C'est effectivement intéressant comme système, je vais un peu creuser la cinématique pour avoir une meilleur idée de la variation du couple.

Sinon comme je travailles sur un vérin électrique comme projet de fin d'année dans mon cours de bureau d'étude, il vient de me venir une idée, qui serait à mis-chemin entre le vérin rotatif et le système à bras de levier.
Ca serait d'entrainer l'arbre porte-matrice avec un gros pignon, entrainé par une crémaillère (comme le vérin rotatif), et d'actionner la crémaillère au moyen d'une vis à bille et d'un moteur+codeur avec réduction entre les deux probablement. Est-ce que vous pensez que c'est réalisable? Je pourrais peut-être tailler le pignon et la crémaillère avec une fraise module, il me faudrait alors acheter une visse à bille et un moteur (plus l'éventuelle réduction ou la faire moi-même).

Je prends un petit exemple:
-C = couple au mandrin = 10kNm
-o = vitesse angulaire requise = 30°/s
-Ft = effort tangentiel sur la denture
-d= 2r = diamètre primitif de l'engrenage = 350mm (pour rester usinable sur un tour d'amateur)
-m = module engrenage
-b = largeur denture
-k = facteur de largeur denture (b = k.m), pris à 12
-Rpe = limite pratique à l'extension = 210MPa (acier cémenté)

J'ai donc Ft = C/r = 10 4 /0,15 = 5,72.10 4 kN

La formule de Lewis Smax = Ft/ b.m.Y =<Rpe (Le coefficient Y est d'environ 0,4 pour 45 dents et un angle de pression de 20°) donc en transformant à:
m 2 >= Ft./k.Y.Rpe = 5,72.10 4 /12.0,4.210 = 56,74 --> m = 7,53 --> module de 8
ça ferait un pignon de 350/8 =43,75 dents donc le Y de départ est bon.
Maintenant c'est vrai qu'usiner de l'acier cémenté soi-même ça ne doit pas être évident, si je prends un matériau genre bronze avec Rpe = 100Mpa ça donnerait un module de 12 et donc plus que 29 dents.

Dans le cas de l'engrenage de 45 dents, si je veux atteindre les 30°/min il me faut donc 45.30/360 dents/sec = 3,75 dents/s
Puisque le pas p = pie.m ça fait 3,75.3,1415.8= 94 mm/s, qui est donc la vitesse v à laquelle ma crémaillère devrait avancer.
Le déplacement se ferait face à une force de 5,72.10 4 N, il faudrait donc une puissance utile Pu= Ft.v= 5,72.10 4 .0,092 = 5262 watts , à titre informatif.

L'entrainement par vis à bille (ou a rouleaux satellites puisqu'il y a tout de même 57 kN), par exemple une de 40x10 (Cdyn = 78,6kN) demanderait une vitesse de rotation de 94/10= 9,4 tr/s = 564 tr/min.
Avec une vis à rouleaux on pourrait avoir un pas de 5 sans problème, soit une vitesse de rotation de 1124 t/min, un entrainement directe serait alors possible.

L'idée est farfelue je suis d'accord, mais je me suis juste dit que par rapport à un réducteur complet, la vis à bille permet peut-être un grand rapport de réduction équivalent (si vous voyez ce que je veux dire) à un prix "modique".
Je cherche peut-être midi à 14h, je suis un peu fatigué ce soir :)

Sinon, pensez-vous que réaliser un réducteur soit possible avec un diviseur, une fraiseuse et du courage?
Je me dis qu'en plaçant le codeur sur l'arbre du porte-matrice, même s'il y a du jeux dans le réducteur, comme les cintrages ne seront probablement jamais de faible amplitude et que le couple résistant effectué exercé par le tube sera élevé, je pourrais m'affranchir des défauts d'un réducteur fait-maison?
Si c'est le cas je serait tenté de faire un gros réducteur moi-même, avec 1500 tr/min en entrée et 5 tr/min en sortie ça ferait trois étages de rapport 6,69 ou 4 à 4,16.
Il faudrait calculer dans le détails pour voir les modules et l'encombrement mais pourquoi pas, ça permettrait de se passer d'hydraulique.
Je sais que les engrenages droits on des rendements de l'ordre de 98% par étage, mais est-ce que c'est toujours le cas à très basse vitesse?

Merci pour vos lumières!
 
cantause

cantause

Compagnon
Un petit message avant d'aller dormir.
Tout d'abord j'espère que vous avez passé un bon we!

Je viens de penser à quelque chose en feuilletant le "guide des sciences industrielles" pour un travail scolaire, je suis tombé sur le chapitre sur les transmissions par chaîne.
Je me demande donc si ça ne serait pas une solution envisageable...
C'est de nouveau juste une idée, mais ça m'a fait pensé à la plieuse horizontal de profilé d'un ami ferronier dont les matrices sont entrainés par un vérin et une chaîne.
Il faudrait faire les calculs mais je me dis que ça vaudrait peut-être la peine.
Il faut une chaîne costaude, ou plusieurs, voir à plusieurs rangées mais j'ai un peu regardé et le tarifs des candidats plausibles ne sont pas exorbitants, il faudrait voir pour les roues dentées.
La seule chose qui m'embête c'est le côté plus "élastique" de ce type de transmission, je suppose que les solutions industrielles n'ont pas la rigidité des chaînes de distribution?
A ce moment il faudrait juste un, ou plusieurs vérins hydraulique et une vanne proportionnelle, ça reviendrait moins cher qu'un servo-moteur électrique et une cascade de pignons ou de crémaillère je crois, tant pis si le rendement est nettement moins bon...

Qu'en pensez-vous?
 
cantause

cantause

Compagnon
Bon ben je crois que ma petite révélation a été salutaire, en cherchant sur les modes d'entrainement directes de chaines par vérins hydrauliques je suis tombé là dessus:

xot3.jpg


Ca expliquerait pourquoi la zone du pivot est petite sur ces machines, par rapport à l'encombrement d'un actuateur rotatif ou d'un vérin rotatif
 
cantause

cantause

Compagnon
Voici un petit dessin (à l'arrache donc ne cherchez pas trop) de ce que j'ai en tête pour l'entrainement de la matrice:

tte.jpg


Tte2.jpg


tete-eclat.jpg


Bon c'est une ébauche pour me faire une idée, j'ai quant même calculé le diamètre de l'axe en vitesse, il fait 80 mm de diamètre, en 42CD4 avec un coéfficient de sécurité de 3. Il faudra le modifier pour l'entrainement du pignon, à priori avec des clavettes de 22x14x80 il en faut deux pour le critère au cisaillement et 3 pour le critère au matage, ça devient probablement intéressant de canneler l'arbre mais je ne sais pas dans quelle mesure c'est réalisable en amateur.

Je pense que j'ai trouvé mon mode d'entraînement, j'ai un peu peur pour le coté précision et régulation mais comme ça à l'air d'être la solution adoptée par de nombreuses machines du commerce il doit y avoir moyen d'arriver à quelque chose de bien. Ce qui est chouette c'est que la plupart des pièces sont "relativement" simples et je pourrai les fabriquer moi-même, j'ai aussi jeté un oeil du coté des fournitures nécessaires (pignons, chaine, vérin,...) et ça reste démocratique. Il y a juste le groupe hydraulique et la vanne proportionnelle qui vont faire mal, je vais guetter les occasions une fois que les critères seront établis une fois pour toutes (si c'est judicieux).

Calcul du vérin
Avec ce pignon (diamètre primitif 162,38mm) je compte 150 mm pour les moments où on se trouve "entre deux dents" (le rayon qui fait bras de levier n'est pas exactement perpendiculaire à la chaine), ça me donne une force tengeantielle de 10 4 N.m/0,075m = 133,3 kN, ça fait plus qu'un vérin de diamètre 80 à 200 bars.
Je prends donc un diamètre 100 mm (S= 78,54 cm 2 ), à 200 bars on a F = 200 x 78,54 x 9,81 = 154,1 kN, c'est bon pour celui-là, avec une petite réserve.
Je reprends mon diamètre primitif de 168,54 mm, qui donne une circonférence de 0,16854 x pie = 0,53m, il faut alors 0,53m/2 = 0,265m de déplacement linéaire de la chaîne pour effectuer la rotation de 180° que j'aimerais faire faire à la matrice, d'où une course de 300mm.

Calcul de la pompe
Je recherche une vitesse de rotation de 30°/s, en déplacement linéare de la chaine ça fait 0,265m x 30°/180° = 4,42 cm/s.
Le débit vaudra alors 78,54 cm 2 x4,42 cm/s = 347,17 cm 3 /s ou envion 21l/minute.
Alors là par contre je n'y connais rien en matériel hydraulique, est-ce qu'une pompe qui débite 21l/min à 200 bars c'est vraiment énorme ou ça reste trouvable? Je me doute que ça ne fera pas 3kw, mais si ça en fait 50 ça va devenir un problème :)
L'hydraulique d'occasion c'est une mauvaise idée? (pour le groupe hydraulique et la vanne proportionnelle)
Pour les flexibles, raccords et autres vannes j'achèterais du neuf...

Voilà ça se profile, il y a beaucoup de travail de RDM et de modéisation à faire, mais cet entraînement à chaîne m'arrange vraiment bien par sa simplicité.

Bonne journée de congé à tous!
 
L

lacier

Compagnon
Bonjour,
En fait il y a un détail que tu n'as pas spécifié clairement (ou alors j'ai mal lu :| ), veux tu faire du cintrage multiplan ?
Car si tu veux faire des cintrages simples toujours dans le même plan alors l'encombrement de l'actuateur de rotation n'est pas un problème ; par contre si tu veux avoir la possibilité de tourner le tube (cintrage en 3d) et en plus de faire des cintrages rapprochés alors là, l'encombrement de l'actuateur doit être le plus réduit possible.
Dans ce cas là, le système pignon/chaîne à rouleaux est effectivement un excellent compromis angle de rotation-encombrement-prix.
C'est équivalent au système pignon/crémaillère avec comme avantage l'absence du dépassement de la crémaillère (une crémaillère souple en fait).

Pour tes calculs, je n'ai pas tout vérifié mais si j'utilise tes résultats, cela donne une puissance nette d'environ 6.8 kW.
Par contre pour le choix de la chaîne dans cet avant-projet, une chaîne au pas de 25.4 mm (Dp 162.48 Z20) me semble un peu juste. Une chaîne triple de ce pas en qualité standard a une charge de rupture d'environ 165 kN, c'est un peu proche des 154 kN en utilisation !
Sinon bon début ! :-D
 
cantause

cantause

Compagnon
Merci pour les commentaires Lacier!

Pour la chaîne, celle que j'ai vue sur ebay.de, excède la norme et est à 204 kN, mais il vaut peut-être mieux construire en fonction de la norme pour éviter les surprises en cas de remplacement par une chaine "x", je ne sais pas trop. Si quelqu'un avait aussi une suggestion sur le coefficient de sécurité à adopter sur la chaine ça serait gentil de m'aiguiller, appliquer un s= 3 ou 4 va me donner des chaines énormes, mais bon si c'est nécessaire...
J'ai aussi lu quelque part que lorsque c'était possible il était préférable d'utiliser plusieurs chaines distinctes plutôt qu'une à plusieurs rangés, mais il était tard et je ne retombe plus sur cette info, avec trois chaine b16-1 de ce vendeur (données à 72,8kN/chaine) ça ferait 218 kN, mais ça complique peut-être les choses.
Je peux bien entendu utiliser de plus grosses chaines mais les pignons deviennent fatalement plus gros pour le même nombre de dents, je suppose très intuitivement qu'on ne doit pas descendre trop bas dans le nombre de dents mais je me trompe peut-être.

Sinon c'est bien du cintrage 3D qui m'intéresse, je devrais peut-être faire un récapitulatif de mon cahier des charges:

Couple de cintrage nominal: 10 kNm
Vitesse de cintrage: 30°/s maximum (au couple nominal)
Type de cintrage: 3D avec matrice et mandrin (à l'intérieur du tube)
Raccordement électrique: 3x400v
Encombrement: En rapport avec la machine, à priori la compacité n'est pas mon soucis majeur.
Capacité tube: 50mm (éventuellement 75mm/3")
Matériau tube: "Tous", alu, inox acier non allié et allié (Cr-Mo), tailles en fonction du couple disponible.
Entrainement de la matrice: par chaine + piston
Type de commande: Numérique, par étapes avec pour but ultime une commande par écran tactile et une interface adaptée au cintrage (choix du matériaux/angle de retrait, vitesse de cintrage, position mandrin,...)

J'ai maintenant les idées plus claires sur ce projet.
Il faut effectivement soigner la "tête" car je voudrais faire des cintrages dans plusieurs plans, même si à priori il y aura une certaines distance entre les cintrages successifs.

Mon idée de la machine:

-Tête la plus compacte possible, axe probablement cannelé, supporté par deux roulements à rouleaux coniques prechargés.
-Vérin diamètre 100 et course 300, avec tige double.
-Pignon "fou" pour boucler la chaine, supporté par deux roulements à rouleaux.
-Raccordement des deux pignons par une poutrelle HEA,HEB,... à déterminer et vérin boulonné sur l'âme, à confirmer après calculs rdm.
-Commande de position par vanne proportionnelle ou servovanne, si j'ai bien compris ces dernières sont surtout utiles lorsqu'il y a changement de direction, ce qui ne sera pas le cas ici, mais comme je l'ai dit mes connaissances en hydraulique avoisine le zéro absolu, à bouquiner donc...
-Structure mixte mécano-soudée puis usinée et assemblages boulonnés, je vise une conception mécanique propre, quitte à y mettre les moyens.

Dans l'état actuel des choses je pense procéder comme suit:
-Etudier plus en détail la déformation des tubes pour avoir une valeur théorique précise à confronter en relation avec les valeurs empiriques à ma disposition. J'aurais donc mon couple maximum (probablement pour les plus gros tubes Cr-Mo).
-Majorer de 20% ce couple obtenu et le prendre comme base de calcul.
-Refaire les calculs complets de la chaine cinématique et le dimensionnement des organes (axes, roulements, platines, chaines,...).
-Modélisation du système de cintrage et de blocage du tube (hydraulique probablement)
-Construire la partie cintrage et faire des essais, éventuellement avec un plus petit groupe hydraulique, car d'après mes recherches une fois qu'on dépasse 3-4 kW les occasions sont plus rares.
-Construire les matrices, je crois que je vais abandonner l'idée des matrices standards car j'ai l'impression que chaque constructeur y va de son système, de plus c'est assez coûteux comme outillage et ça me laisse libre-choix dans le mode d'entraînement, pensez-vous qu'un centrage par cône court soit nécessaire?
-Changer le design si nécessaire.
-Banc de support du tube, pour les machines à mandrin il doit faire la longueur du tube à cintrer d'où l'idée de le faire séparé de la machine pour pouvoir l'adapter aux besoins.
-Système de rétractation du mandrin d'abord manuelle puis automatisé.
-Système de rotation du tube, d'abord manuel puis automatisé.
-Système d'avancée automatique du tube.
-Interface autonome tactile, mais la je ne connais pas du tout ce type de système embarqué donc il faut voir dans quelle mesure ça ne me demanderait pas 5 ans de ma vie :)

Je crois que je vais surveiller les vannes proportionnelles et étudier un peu ce type d'asservissement, j'aimerais pouvoir faire des tests avec un petit groupe hydraulique de quelques kW, mais j'ai peur de ne pas atteindre un débit suffisent pour la vanne proportionnelle...
Si quelqu'un a des connaissances en régulation de position par systèmes hydrauliques je lui serais très reconnaissant de m'aiguiller un peu sur des lectures, architectures, matériel...

Par contre j'obtiens 5,9 kW pour 133,3 kN et 0,0442 m/s, mais tu as peut être pris la force maxi du vérin Lacier?
Si je majore de 20% mon couple de 10kNm j'arrives à 1,2 x 5,9kW = 7,07 kW de puissance nette (pour 12 kNm donc).
Il me semble avoir lu sur le forum qu'il faut compter un rendement de 80% sur le moteur électrique de la pompe (ça semble plausible pour une unité d'environ 10kW) et 80% sur le rendement de la pompe hydraulique (là par contre on pourrait me dire 40% ça serait pareil), est-ce un rendement habituel?
Ca ferait une puissance absorbée par le moteur du groupe de 7,07 kW/(0,8x0,8) = 11,05 kW, ça colle avec les puissances de raccordement des machines du commerce de taille comparable, tout en étant un peu supérieur mais j'ai pris une vitesse cible un peu élevé...
En neuf je suppose qu'un tel groupe coûte un bras, est-ce prudent d'acheter ce type de matériel en occasion?
 
cantause

cantause

Compagnon
Voici une vidéo vers le type de résultat que j'aimerais obtenir, avec au final une commande du "dévidage" du tube et une orientation automatique:

Baileigh MB-350
 
Bbr

Bbr

Compagnon
Bonjour,

cantause a dit:
Merci pour les commentaires Lacier!

Couple de cintrage nominal: 10 kNm
Vitesse de cintrage: 30°/s maximum (au couple nominal)
Type de cintrage: 3D avec matrice et mandrin (à l'intérieur du tube)
Raccordement électrique: 3x400v
Encombrement: En rapport avec la machine, à priori la compacité n'est pas mon soucis majeur.
Capacité tube: 50mm (éventuellement 75mm/3")
Matériau tube: "Tous", alu, inox acier non allié et allié (Cr-Mo), tailles en fonction du couple disponible.
Entrainement de la matrice: par chaine + piston
Type de commande: Numérique, par étapes avec pour but ultime une commande par écran tactile et une interface adaptée au cintrage (choix du matériaux/angle de retrait, vitesse de cintrage, position mandrin,...)

J'ai maintenant les idées plus claires sur ce projet.
Il faut effectivement soigner la "tête" car je voudrais faire des cintrages dans plusieurs plans, même si à priori il y aura une certaines distance entre les cintrages successifs.

Mon idée de la machine:

-Tête la plus compacte possible, axe probablement cannelé, supporté par deux roulements à rouleaux coniques prechargés.
-Vérin diamètre 100 et course 300, avec tige double.
-Pignon "fou" pour boucler la chaine, supporté par deux roulements à rouleaux.
-Raccordement des deux pignons par une poutrelle HEA,HEB,... à déterminer et vérin boulonné sur l'âme, à confirmer après calculs rdm.
-Commande de position par vanne proportionnelle ou servovanne, si j'ai bien compris ces dernières sont surtout utiles lorsqu'il y a changement de direction, ce qui ne sera pas le cas ici, mais comme je l'ai dit mes connaissances en hydraulique avoisine le zéro absolu, à bouquiner donc...
-Structure mixte mécano-soudée puis usinée et assemblages boulonnés, je vise une conception mécanique propre, quitte à y mettre les moyens.

Dans l'état actuel des choses je pense procéder comme suit:
-Etudier plus en détail la déformation des tubes pour avoir une valeur théorique précise à confronter en relation avec les valeurs empiriques à ma disposition. J'aurais donc mon couple maximum (probablement pour les plus gros tubes Cr-Mo).
-Majorer de 20% ce couple obtenu et le prendre comme base de calcul.
-Refaire les calculs complets de la chaine cinématique et le dimensionnement des organes (axes, roulements, platines, chaines,...).
-Modélisation du système de cintrage et de blocage du tube (hydraulique probablement)
-Construire la partie cintrage et faire des essais, éventuellement avec un plus petit groupe hydraulique, car d'après mes recherches une fois qu'on dépasse 3-4 kW les occasions sont plus rares.
-Construire les matrices, je crois que je vais abandonner l'idée des matrices standards car j'ai l'impression que chaque constructeur y va de son système, de plus c'est assez coûteux comme outillage et ça me laisse libre-choix dans le mode d'entraînement, pensez-vous qu'un centrage par cône court soit nécessaire?
-Changer le design si nécessaire.
-Banc de support du tube, pour les machines à mandrin il doit faire la longueur du tube à cintrer d'où l'idée de le faire séparé de la machine pour pouvoir l'adapter aux besoins.
-Système de rétractation du mandrin d'abord manuelle puis automatisé.
-Système de rotation du tube, d'abord manuel puis automatisé.
-Système d'avancée automatique du tube.
-Interface autonome tactile, mais la je ne connais pas du tout ce type de système embarqué donc il faut voir dans quelle mesure ça ne me demanderait pas 5 ans de ma vie :)

Je crois que je vais surveiller les vannes proportionnelles et étudier un peu ce type d'asservissement, j'aimerais pouvoir faire des tests avec un petit groupe hydraulique de quelques kW, mais j'ai peur de ne pas atteindre un débit suffisent pour la vanne proportionnelle...
Si quelqu'un a des connaissances en régulation de position par systèmes hydrauliques je lui serais très reconnaissant de m'aiguiller un peu sur des lectures, architectures, matériel...

Par contre j'obtiens 5,9 kW pour 133,3 kN et 0,0442 m/s, mais tu as peut être pris la force maxi du vérin Lacier?
Si je majore de 20% mon couple de 10kNm j'arrives à 1,2 x 5,9kW = 7,07 kW de puissance nette (pour 12 kNm donc).
Il me semble avoir lu sur le forum qu'il faut compter un rendement de 80% sur le moteur électrique de la pompe (ça semble plausible pour une unité d'environ 10kW) et 80% sur le rendement de la pompe hydraulique (là par contre on pourrait me dire 40% ça serait pareil), est-ce un rendement habituel?
Ca ferait une puissance absorbée par le moteur du groupe de 7,07 kW/(0,8x0,8) = 11,05 kW, ça colle avec les puissances de raccordement des machines du commerce de taille comparable, tout en étant un peu supérieur mais j'ai pris une vitesse cible un peu élevé...
En neuf je suppose qu'un tel groupe coûte un bras, est-ce prudent d'acheter ce type de matériel en occasion?

Là, vu le cahier des charges, il ne s'agit pas de "bricolage amateur" (ce n'est pas péjoratif) mais du lourd. :eek:
Pour ce qui est des servovalves hydrauliques de régulation voir MOOG ou REXROTH. Pour info MOOG fabriquait des servovalves type PQ : régulation pression-débit (consigne de pression 0/10V avec capteur de pression intégré et consigne de débit -10/0/+10V : débit bidirectionnel).
Nota : les servovalves MOOG requièrent une huile en classe 4 c'est à dire filtration 3µm absolu si ma mémoire est bonne, donc filtre β3/200.
En ce qui concerne un groupe hydraulique d'occasion, pourquoi pas, mais si la pompe est HS, il sera difficile de la réparer.
D'autre part, le groupe doit être équipé d'une soupape de décharge ainsi que d'un accu calibrés à la bonne pression.
Pensez aussi au refroidissement de l'huile, car lorsque la soupape de décharge lamine l'huile, ça chauffe !
Pour le vérin, une pression de service de 200 bars suppose une étanchéité adaptée (les joints toriques sont à la limite de l'extrusion à cette pression).

Cordialement,
Bertrand

PS : si ma mémoire est bonne, en 1992, une servovalve MOOG avec un débit maxi de 35 l/mn coutait dans les 20 kF, c'est pas un bras mais les 2 jambes car quand tu reçoit le devis "t'es sur le c..."
 
R

roboba

Ouvrier
hello

pourquoi faut il un servovalve ? l'asservissement ne peux pas ce faire uniquement avec la position de l'encodeur et une electrovanne simple ?
 
Bbr

Bbr

Compagnon
Bonjour,

roboba a dit:
hello

pourquoi faut il un servovalve ? l'asservissement ne peux pas ce faire uniquement avec la position de l'encodeur et une electrovanne simple ?

Pour contrôler la vitesse de cintrage du tube.

@+
Bertrand
 
R

roboba

Ouvrier
hello

ok donc en fonction du diametre, epaisseur du tube ?
 
Bbr

Bbr

Compagnon
Bonjour,

roboba a dit:
hello

ok donc en fonction du diametre, epaisseur du tube ?

Sauf erreur de ma part, c'est une question de vitesse de déformation de la matière, donc ça dépend des dimensions et de la matière.
D'autre part, pour un cintrage à 180°, l'angle de débattement de la matrice doit être supérieur à 180° à cause de l'élasticité du matériau travaillé (et du système complet d'ailleurs car il n'a pas une rigidité infinie...)

@+
Bertrand
 
L

lacier

Compagnon
Bonjour,
Avec une ev simple, le fonctionnement se fera en tout ou rien, la précision du cintrage sera difficile à obtenir. La phase de ralentissement avant arrêt ne pourra être gérée à moins de mettre plusieurs ev en // avec réglages de débits... usine à gaz !

Tu peux mettre sur la rotation ou bien sur le vérin un contact qui commandera l'arrêt de cintrage en anticipant la position à atteindre de manière à prendre en compte l'inertie mécanique, le temps de réponse ev... etc, mais cette anticipation sera à ajuster chaque fois en fonction de la dimension du tube, de la matière et... coeff de frottement tube/matrices (tube sec, gras, huilé...), compliqué là aussi !

Avec une servovalve plus un codeur (sur rotation ou vérin), le bonheur.
Certes, le bonheur a un prix. Mais pourquoi pas un bonheur d'occasion !
 
cantause

cantause

Compagnon
Merci à tous pour vos suggestions!

Effectivement, je voulais parler de capacités de cintrages à 180°, le débattement de la matrice sera plus grand, je pensais prévoir 190-200° pour pouvoir compenser le "spring back".
Pour la régulation, Lacier et Bbr ont bien résumé, je voudrais un asservissement de qualité, mon but étant la précision, à terme j'aimerai faire des assemblages 3D en tube CrMo, leur soudage demande une très bonne maitrise dimensionnelle, sans parler de l'assemblage en lui-même.
Le cahier des charges est imposant, même si au final ce n'est pas une machine aux capacités extraordinaire, mais bon il faut savoir se donner les moyens, une machine toute faite je ne saurais pas, par contre mettre quelques sous dans un projet comme celui-là m'intéresse. Il me semble que le principe de base est assez "simple" et donc qu'un amateur avec un peu d'outillage et de temps peut fabriquer une machine de qualité professionnelle.
Je butte néanmoins sur un "gros" problème de dimensionnement, c'est la réaction exercée par la matrice droite mobile (celle qui empêche le tube de tourner et qui le suit dans sont avancement, regardez la vidéo plus haut et vous verrez de quoi je parle). C'est cette force (ou distribution plutôt) qui produit le couple contre lequel la matrice (ronde) lutte, le gros soucis est que je ne vois pas trop comment la calculer....
Le couple maximum de cette réaction est de 12kN, puisque c'est le maximum que mon système moteur peut appliquer, mais la distribution de la force est inconnue et elle influence énormément le dimensionnement de mes roulements de "tête" (porte matrice) et de la glissière de la matrice qui "translate" avec le tube. Ca peut être une force élevée à proximité du point de tangence (la où le tube se déforme plastiquement) ou alors une force répartie sur une plus grande distance en amont, la où le tube est rectiligne, ce qui serait mieux car l'effort sur les roulements serait moindre.
J'ai bien peur qu'à part une simulation par éléments finis ou des essais, ça ne soit pas facile de savoir quelles sont ces forces, qui dépendent fortement de la déformation du tube et de la géométrie des matrices, je patauge...

Une fois cette force plus ou moins connue, je pourrais dimensionner les roulements, l'arbre, le boitier,... avec précision.

Mon autre souci est que la littérature sur le cintrage n'est pas facilement accessible sur internet, j'ai beaucoup cherché (en anglais) et j'ai trouvé quelques papiers universitaires qui traitent de phénomènes annexes (ovalisation, formation de vague, déformation en charge), mais l'analyse de base n'est jamais traitée (autre que le modèle de la poutre encastrée à la limite de la déformation plastique). Je crois qu'il faudra se lancer avec une quantité d'inconnues un peu trop grande à mon goût, mais bon si je ne trouve pas de documentation il faudra bien.

Pour le côté hydraulique, je pensais utiliser une vanne proportionnelle en débit (j'ai vu qu'en occasion ce sont surtout des vannes proportionnelles en pression), on voit beaucoup de Rexroth sur ebay.de, les prix sont corrects, parfois même en "vieux" neuf. Je n'ai pas encore épluché les documentations à ce sujet mais je m'y mettrai une fis les examens passés, chaque chose en son temps.
Je vais guetter l'hydraulique d'occasion alors, pour le groupe et la vanne (sauf si je trouve du neuf à prix abordable), les flexibles, vérins et autres j'achèterai autant que possible du neuf.

Roboba: C'est exactement ce genre de construction que j'ai en tête! Mais avec une chaine à plusieurs rangées ou plusieurs chaines.
 
Bbr

Bbr

Compagnon
Bonjour,

Pour l'effort sur la matrice droite, c'est un effort réparti (répartition non linéaire bien entendu :x ) entre le point de tangence et l'arrière de la matrice (au point de tangence il n'y a pas d'effort lors du mouvement).
Pour le guidage de cette matrice, les patins à aiguilles seraient à mon avis une solution intéressante (charge admissible, encombrement...)
Pour le dimensionnement de la chaine à plusieurs rangées, j'aurai tendance à appliquer le même principe que pour les arbres cannelés à savoir 3/4 des rangées en charge car la répartition entre les différentes rangées n'est pas linéaire (torsion de l'arbre, allongement des chaines, etc...).
Pour les roulements des axes "matrice" et pignon de renvoi, les efforts axiaux étant faibles (en théorie), je ne vois pas la nécessité d'utiliser des roulements à rouleaux coniques.
Concernant les servovalves, il ne faut pas les utiliser à leur débit maxi mais plutôt se limiter aux environs de la moitié car, comme dans toute vanne de régulation, il y a des risques de cavitation ce qui se traduit par la destruction du tiroir et du corps, le coût de la réparation de la servovalve dans ce cas c'est entre 1/3 et la moitié du prix de la servovalve neuve. J'ai eu l'occasion de faire des photos avec un endoscope sur des servovalves qui avaient subi ce genre de traitement dans les années 90 (18 servo par machines et les 18 dégageaient en même temps après seulement quelques semaines de fonctionnement :smt076 )

@+
Bertrand
 

Sujets similaires

mougp09
Réponses
4
Affichages
309
mougp09
mougp09
F
Réponses
8
Affichages
557
Francesou43
F
J
Réponses
66
Affichages
2 135
Doctor_itchy
D
EmmanuelCyril
Réponses
27
Affichages
1 903
Borgue
B
Geoff87
Réponses
9
Affichages
228
Geoff87
Geoff87
Squal112
Réponses
3
Affichages
493
ncx94
ncx94
P
Réponses
27
Affichages
767
PepeMax
P
EmmanuelCyril
Réponses
13
Affichages
854
EmmanuelCyril
EmmanuelCyril
Haut