L'histoire des treuils de Enak

Bonjour à tous,

Vous vous souvenez peut être d’un sujet ouvert par Luzolo et qui s’intitulait : « Marche avant / arrière à 2 vitesses » (https://modelismenavalradioc.forumactif.com/t10846-marche-avant-arriere-a-2-vitesses).
Après avoir pris contact avec lui, il m’a expliqué son projet et j’ai pu toute de suite voir que la question était en fait l’arbre qui cache la forêt. Sa demande était la suivante :
« Pourriez-vous m'indiquer s'il existe un moyen simple de commander un moteur électrique en marche avant et arrière avec 2 vitesses dans chaque sens, vitesse lente et vitesse rapide = 2 x la vitesse lente ?
Le but est bien sûr de ne pas avoir de variateur !!! »
En discutant avec lui, j’ai pu bien cerner le problème qui est le suivant : l’Enak sera composée de 12 treuils pour faire tous les mouvements souhaités. Pourquoi 12 ? Il s’agit en fait de 6 paires de treuils car les câbles de la grue sont symétriques. Il n’était ainsi pas possible de n’avoir qu’un seul treuil pour gérer ces paires de câbles car, au centre du ponton, un lest va se promener de la poupe à la proue afin de stabiliser le ponton lors des opérations de pliage, dépliage et levage de la grue.
Il faut donc deux treuils qui doivent tourner à la même vitesse de façon à garantir un déroulement du câble identique des deux côtés. Il faut aussi savoir d’où on part en terme de quantité de fil sur le tambour et de combien on veut dérouler.
=> Ces deux fonctions seront confiées à un codeur optique placé sur l’axe du moteur pour avoir une image de la vitesse du moteur (et pas du tambour) et à un potentiomètre linéaire multitours pour avoir la quantité de câble déroulé.
Déjà, là, à ce niveau, on est bien loin de la demande de Luzolo qui demandait « un moyen simple » pour commander les moteurs.
Un autre détail assez important était de garantir que le câble n’allait pas se chevaucher lors de l’enroulement. L’idée de départ était de faire un tambour fileté pour que le câble se range automatiquement dans la gorge lors de l’enroulement.
Un premier bilan montrait que l’on avait besoin de 6 paires de treuils de diamètres et longueurs différents pour respecter les longueurs de câbles à enrouler et la vitesse d’exécution des mouvements. J’ai donc commencé à dessiner quelque chose pour chaque treuil et fort de ces premiers éléments, un premier « proto » est né :



Vu la quantité de treuils à faire, c’est par impression 3D que nous avons choisi de travailler. Le treuil se comporte d’un cylindre fileté formant le corps et d’un flasque sur lequel un engrenage est également imprimé afin de faire tourner le potentiomètre qui donne la quantité de fil déroulé.
Le bâti du treuil est quant à lui usiné dans de l’époxy puis soudé à l’étain.




Le support de moteur servira d’axe de rotation au tambour. Le moteur sera ainsi placé, en quelque sorte, dans le tambour pour gagner en encombrement. Les premières pièces sont toujours réalisées en impression 3D.
Voici une vue du système monté :


Les premiers essais de rotation ont montré un manque flagrant de solidité au niveau du support moteur. Très vite, nous sommes passés sur les éléments définitifs pour cette pièce. Le support est composé de trois pièces. La base, le corps, et le flasque. La base et le flasque sont usinés dans du PVC de 5mm, le corps est tiré dans du tube PVC de diamètre ext 32mm.



Le moteur prend place à l’intérieur.


Afin de valider le système, j’ai réalisé un banc de test permettant de faire des cycles de montée / descente.



Après une série de 100 cycles, le système a tenu les sollicitations, seul un petit défaut est apparu au niveau de la transmission du couple :


Ensuite, nous nous sommes aperçu que le sillon, imprimé en 3D, n’était pas assez profond et que le câble ne s’enroulait pas parfaitement bien. Au fur et à mesure des réflexions, nous nous sommes également aperçu qu’il allait falloir réaliser les treuils de façon symétrique. En effet, d’un point de vue d’encombrement dans le ponton, nous ne pouvions pas utiliser deux fois le même treuil, les sorties de câble à travers le pont étant symétriques. Aussi, nous avons pensé, au fil des essais, qu’il serait préférable que l’enroulement du fil se fasse toujours au plus près de la fixation du support moteur sur le bâti pour diminuer les efforts en bout du tambour.
Fort de ces constats nous avons repensé la conception des treuils. Exit l’impression 3D pas assez endurante et précise pour la profondeur du sillon. Exit le tambour fileté qui implique un filetage à gauche et à droite suivant la position du treuil dans le ponton (babord ou tribord). Afin d’optimiser la fabrication des tambours, nous avons pu diminuer le nombre de tambours différents pour en arriver à seulement deux modèles. Un tambour de diamètre 50mm et un de diamètre 63mm.
La réalisation du nouveau tambour se fera tout en PVC. Au départ, l’idée était de découper des tranches de PVC et d’assembler le tambour par collage :


Ensuite, il est apparu plus simple d’utiliser un tube PVC et d’y coller à chaque extrémité une pièce usinée complétée par le flasque imprimé en 3D:



Voici toute la flottille de tambours (les couleurs sont utile pour reconnaître le "nom" du tambour) :


Comme le tambour n’était plus fileté, il fallait trouver un moyen pour garantir que le câble ne se chevauche pas durant le bobinage. Nous avons choisi d’utiliser une vis de trancannage :


Elle sera entrainée par le tambour via un système de poulies et courroies crantées. Les efforts au niveau du tambour seront repris par le bâti du treuil par l’intermédiaire d’un roulement. La vis de trancannage est également montée sur roulement. Elle est issue d’une tige filetée M8 au pas de 1.25mm. Son pas est tantôt à droite et tantôt à gauche suivant la position du treuil dans le ponton. L’écrou est taraudé sur le tour, à l’aide du taraud idoine.
Afin de guider le fil correctement, deux pièces sont soudées sur l’écrou et lui permettent de ne pas tourner sur la vis.



Le tambour est solidaire de l’axe du moteur grâce à une vis de pression. Afin de ne pas utiliser la vis dans le PVC, un hélicoïl est inséré :





Même punition pour les engrenages destinés à l’entrainement du potentiomètre et qui sont, eux, imprimés en 3D :


Les bâtis des treuils sont modifiés pour pouvoir monter la vis de trancannage et sont usinés et montés :



Les axes de rotation servant à transmettre le couple entre l’axe du moteur et le tambour sont usinés :


Ils seront percés en même temps que le tambour pour recevoir la vis de pression.
Les moteurs sont équipés du disque segmenté :


Et les circuits imprimés du codeur optique sont usinés en gravure à l’anglaise puis soudés :








Voilà l’histoire des treuils de l’Enak. Mais l’histoire n’est pas terminée….

Salutatous  

Eh oui, je me suis permis de demander à Patrick 82 de faire une rétrospective de l'étude de ces treuils,
il y a un moment qu'on travaille dessus et je pense qu'il a bien résumé toute cette phase de réflexion pour en arriver à la fabrication.

Par contre je suis sûr qu'il va y avoir des questions !!!

Alors je me permet de poser la première question :
C'est quoi une gravure à l'anglaise ???
Et les circuits imprimés du codeur optique sont usinés en gravure à l’anglaise puis soudés :

A+
Patrick

Et voilà !



un énorme travail de cogitation , des gars qui restent modestes malgré la performance .

Bravo les gars et merci d'être sur le BLEU


PS : bien sûr c'est déjà en "annonce "

Salut !

La gravure à l'anglaise, c'est la façon de réaliser un circuit imprimé par gravure mécanique plutôt que par gravure chimique.

Une fois que le circuit imprimé est réalisé sur la CAO, on exporte les contours des pistes que l'on va usiner à l'aide d'une CNC et d'une pointe à graver (pointe javelot).

En gravure chimique, on va imprimer les pistes sur un transparent (c'est le typon) puis on va insoler une plaque de cuivre sur laquelle il y a une couche de résine présensibilisée à travers le typon. On va ensuite enlever la résine brûlée par les UV à l'aide d'un révélateur et enfin on va graver la carte (on enlève le cuivre mis à nu) dans un bain de perchlorure de fer.

Voilà ce qu'est la gravure à l'anglaise.

A++
Patrick

LUZOLO a écrit: ... C'est quoi une gravure à l'anglaise ??? ...

Pour la réalisation d'un circuit imprimé il y a deux solutions :

• Soit on enlève le cuivre inutile par un procédé chimique
  
• Soit on enlève le cuivre inutile par un procédé mécanique
  

La gravure anglaise appartient à cette dernière solution qui consiste à gratter le cuivre jusqu'au support isolant à l'aide d'un grattoir qui n'est rien d'autre qu'une petite fraise. Pour une carte unitaire cela peut se faire à la main à l'aide d'une mini perceuse (mais il ne faut pas avoir la tremblote) mais le mieux est d'utiliser une fraiseuse CNC après avoir créé le fichier de découpe adéquat car, en dehors de la précision obtenue, il est possible d'obtenir des circuits imprimé identiques.

Cordialement

Re

Ben au moins j'aurais appris quelque chose aujourd'hui.

Merci

A+
Patrick

Patrick82 a écrit:
Il s’agit en fait de 6 paires de treuils car les câbles de la grue sont symétriques. Il n’était ainsi pas possible de n’avoir qu’un seul treuil pour gérer ces paires de câbles car, au centre du ponton, un lest va se promener de la poupe à la proue afin de stabiliser le ponton lors des opérations de pliage, dépliage et levage de la grue.
Il faut donc deux treuils qui doivent tourner à la même vitesse de façon à garantir un déroulement du câble identique des deux côtés. Il faut aussi savoir d’où on part en terme de quantité de fil sur le tambour et de combien on veut dérouler.
=> Ces deux fonctions seront confiées à un codeur optique placé sur l’axe du moteur pour avoir une image de la vitesse du moteur (et pas du tambour) et à un potentiomètre linéaire multitours pour avoir la quantité de câble déroulé.

Superbe travail de pro!!! Et une excellente réponse au problème posé! Admiratif...

Marcel.
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Re  

Je suis quand même vachement surpris que tout le monde
sache ce qu'est un " helicoïl "    

A+
Patrick

ils ont fait ce que j'aurais fait si je ne l'avais pas appris lundi

https://www.bing.com/search?q=helicoil&form=EDGEAR&qs=AS&cvid=168beb2cc29a47f18545cad5780290c0&pq=helicoil&PC=ASTS

Hello Lulu, Luzo, Luzozo, Luzolo rigolo!
Je ne savais pas non plus ce qu'était un "hélicoil", mais c'est pour ça que je fréquente ce Forum.
Ses membres ne boivent pas que l'eau des pâtes!!!!
Mâtin! Quel Forum!
Cordialement.

LUZOLO a écrit:Re  

Je suis quand même vachement surpris que tout le monde
sache ce qu'est un " helicoïl "    

A+
Patrick

Dans la marine je sais pas ,mais très fréquemment utilisé en aéronautique ou les pieces en alu n'aiment pas les démontages fréquents .
C'est aussi une procédure de réparation quand tu arraches les filets de la bougie sur ta voiture ou moto (en tout cas il y a 30 ans)
En français Hélicoil = filet rapporté

Eric

Les hélicoils, j'en ai utilisé pas mal sur les moteurs MTU (des 12V396). Les collecteurs d'échappement étaient en alu et souffraient pas mal. A chaque démontage/remontage les filetages en prenaient un coup. Le problème avec les hélicoils c'est quand la vis colle au filet rapporté. Celui-ci a alors tendance à vouloir sortir avec la vis et le bout qui dépasse du plan de joint interdit tout remontage immédiat. On avait abandonné l'usage des hélicoils et remplacé ceux-ci par des inserts, beaucoup plus costauds.
Tout le descriptif de l'élaboration et la mise au point des treuils est vraiment très intéressant. C'est du très haut niveau.
Est-ce que l'on en saura un peu plus sur les circuits électroniques de commande des moteurs ?
Bon courage pour la suite, on a hâte de voir la grue se plier et se déplier;
Comment sera déplacé le lest mobile pour garder la barge dans ses lignes ? Manuellement ? Automatiquement ?

Bonjour,
Article époustouflant par son coté "recherche et développement" et sa pédagogie.
Du très haut vol!

Salut à tous,

Merci pour vos encouragements.

Concernant le lest, bien évidement, il faut qu'il soit automatisé. De même que la procédure de pliage / dépliage devra être automatisée, je pense que ce sera ingérable à la main.

Je prépare un schéma bloc du système électronique et dès qu'il sera prêt je vous le soumettrai pour avis.

A++
Patrick

Du travail de pro !  
Je me sens tout petit avec ma scie à buches et mon vieux couteau de cuisine, moi !

Bien l'bonjour;
Que dire ...... du travail de pros comme le dit Albertus, ont est ridicules avec nos couteaux et nos b.....s

Re,

Ah non, non, vous n’êtes pas ridicule, ce que je vous ai présenté, c'est beau, mais on ne sais pas si ça va marcher... Vous au moins, vous avez de belles choses qui fonctionnent...

Et encore, certains n'ont même pas de couteau !!!!!

ce qui ne les empêche pas d'étaler leur "savoir"

un petit schéma électrique pour les cartes électronique serait sympa ;-)
Et vraiment intéressant à suivre même s'il faut du matériel lourd pour le faire.

petit mais pas con, Pif !
Disons : d'une autre époque !

Salut

Bravo pour le boulot et les explications, je suis admiratif !
Une petite question les moteurs utilisés sont des motoréducteurs avec une sortie directe et une sortie réductée ?

Claudius

Salutatous

Claudius :

Une petite question les moteurs utilisés sont des motoréducteurs avec une sortie directe et une sortie réductée ?

En fait les moteurs sont réductés sur l'avant, mais ont un bout d'axe qui déborde à l'arrière ce qui permet de fixer le disque du lecteur optique,
ce qui fait que les lecteurs optiques sont sur la rotation du moteur environ 4500 RPM,
alors que le tambour est sur l'axe réducté (100, 60 où 30 RPM suivant la fonction).

Voici le type de moteur :


A+
Patrick

Bonjour Luzolo,

Est-ce une bonne chose que le lecteur optique soit sur la sortie non réductée ? Théoriquement oui pour le programme chargé de traiter l'information. Pratiquement je dirais non car il me semble que tu as des motoréducteurs de rapports différents. Il y a donc un risque de ne pas mettre le bon moteur au bon endroit ... Mais peut-être que je me trompe ?

Cordialement

Re  

Pratiquement je dirais non car il me semble que tu as des motoréducteurs de rapports différents. Il y a donc un risque de ne pas mettre le bon moteur au bon endroit ...

Non, y'a pas de risque.
Pour la petite histoire on c'est aperçu que tous les moteurs n'étaient pas exactement les mêmes (commandes différentes), on se retrouvait avec des écarts de vitesse assez importants, du coup j'ai récommandé tous les mêmes moteurs et on a remonté les réducteurs dessus (enfin Patrick82).

On a bien 6 paires de moteurs qui tournent à la même vitesse et avec la bonne réduction par paire

Est-ce une bonne chose que le lecteur optique soit sur la sortie non réductée ?

Oui, car l'analyse entre chaque moteur d'une paire se fait sur les 4500 RPM, donc si on a un écart d'un fragment du disque (soit 45°), cela représente seulement 1° sur le tambour (pour une réduction à 100 RPM, soit 45 fois moins). Donc si le tambour fait 50 mm de diamètre, soit 157 mm de périmètre, le degré de décalage représente seulement 0.4 mm de différence sur le câble.

Tout le monde suit  !!!  

Voili voilou

A+
Patrick