 Etude, dimensionnement et configuration de l’empileuse  Conception et simulation  Interprétation

1. Etude & conception d'une empileuse Semi-Automatique de
tuBes soudés
✮ d e F o r m e r o n d e , c a r r é e , r e c t a n g u l a i r e & s p é c i a l e ✮
5EM B3
MR, Kaaniche Mounir Mme, GHOZZI YOSR
Projet de Fin d‘Etudes
en vue de l'obtention du
Diplome National d'Ingénieur en genie Electromecanique
Intitulé
Elaboré par :
IBRAHMI Hamza
Encadré par :
&
Directeur technique (Paf) PhD ( ESPRIT)

2. ✮ LE PLAN✮
❝
Recherche bibliographique
❞
❝
Automatisation
❞
Description de l’entreprise d’accueil PAF
Produits
Les Lignes de production
Problématique
❝
analyse fonctionnelle,
dossier technique & Dimensionnement
❞
Etude comparative
Les solutions technologiques
Etude technique
Mises en plan
❝
Conception assistée par
ordinateur
❞
02.
❝
Conclusion &
Perspectives
❞

3. ❝
Etude
Bibliographique
❞
03.
❝ La créativité, c'est l'intelligence qui s'amuse ❞
01.
EMPILEUSE
SEMI-AUTOMATIQUE DE TUBES SOUDÉS EN ACIER

4. Filiale de Poulina Group Holding
PGH
L’activité se déroule sur ses 2 sites de
production à Rades et Borj Cédria
1979
Une capacité annuelle de la
production du tube en acier
soudé atteint 50000 tonnes
Pionnier en Afrique
Production Annuelle
Local Export
PAF exporte environ 60% de sa
production
✮Présentation de la société d'accueil✮
04.

5. ✮Présentation de la société d'accueil✮
02
03
04
Tubes soudés
Tubes
Parachevés
BT
P
Tubes Étirés
01
Large gamme de Produits
05.
Elle permet d'obtenir des tubes de formes très
diverses, des caractéristiques mécaniques, des
tolérances et des états de surface bien maitrisés
La découpe de tubes au laser
Le cintrage et poinçonnage du tube
PAF est en mesure de fournir à ces clients
une Riche gamme d’éléments d’échafaudage
Le tube soudé représente l'activité initiale de
PAF

6. • Mobilier urbain
• Equipement d'élevage
(bovin, porcin, etc...)
• Produits mécano-soudés:
• Serres
TUBE
PARACHEVÉ
• Echafaudage
• Tours d'étaiement complète
Domaines
d’application
✮Présentation de la société d'accueil✮
06.
BTP
• Arbre a came
• Arbres de transmission
• Cylindre d’amortisseur
• les Vérins Hydrauliques
TUBE
ETIRÉ
• Equestre
• Chèvre
• Mouton
• Serre Agricole
• Serre pour Elevage
• Poteau de Vigne
• Chariot de Récolte
GAMME
AGRIOLE

7. Une ligne de refendage
Trois Lignes de profilage
P2N
P2GC
P4GC
Deux lignes de filetage
✮ Les lignes de production✮
Une ligne de coupe à longueur.
07.
Une opération qui consiste à découper la tôle en plusieurs
morceaux par l'intermédiaire de galets de refendage, 
bobine(s)

8. ✮Problématique✮
Un contexte économique
difficile
• Exigence des réductions de
prix
• Concurrence impose une
compétition accrue
L'amélioration est de plus en
plus nécessaire
Pour Maintenir sa compétitivité
Délais
Couts
Quantité
qualité
Economie Client Productiv
ité
Compétiti
vité 08.

9. ✮ Problématique P4GC✮
fabrication de tubes soudés
Section : P4GC
X Capacité dimensionnelleM ax: Diamètre x Epaisseur x Longueur [mm]
114,3 x 4 x 7500 mm
09.
 La poste actuelle
X Totalement manuelle
Éliminer les tâches répétitives
Augmenter la sécurité
Accroitre la productivité
Simplifier le travail de l’humain
Améliorer la qualité
 Données machine du système souhaité
 Semi-Automatique
 Capacité dimensionnelle Max:Diamètre x Epaisseur x Longueur [mm]
127 [150x150] x 6 x 12000 mm
 Chargement dans les deux sens

10. ❝
analyse fonctionnelle,
dossier technique
& Dimensionnement
❞
10.
02.
EMPILEUSE
SEMI-AUTOMATIQUE DE TUBES SOUDÉS EN ACIER
❝ La créativité, c'est l'intelligence qui s'amuse ❞
Recevoir, charger, conditionner,
évacuer, encercler, et stocker les
tubes soudés en acier dans un
minimum de temps et effort
Tubes soudés StockésTubes soudés en acier
Energies
Bruit
Commandes (automatisé)
Equipements
Rebuts
Opérateur

11. ❝
VOIE ROULEAUX
« Réception »
❞
11.
02.1
Après l’opération de découpage avec la scie volante, il est nécessaire de concevoir un système sert au
recevoir, transporter & guider les tubes soudés latéralement & successivement, sans que l’un atteint le
précédant,

12. Doit permettre au produit :
 d'être transporté de manière efficace ( le mouvement de côté à côté )
 En toute sécurité et dans un faible encombrement.
La forme des rouleaux
transporteurs
Forme Avantages Inconvénients
Plate
 Contact surfacique dans le cas de tubes prismatiques
 Un seul contact (ponctuel) dans le cas de tubes ronds.
 Mouvement de côté à côté
 Utilisée essentiellement pour charges petites et
moyennes
 Le risque de patinage
V & Diabolo  Un bon guidage pour les formes rondes
 Plus qu’un point de contact  Le contraire pour les formes prismatique ( mal
positionné )
Concave
 Accueillir une grande variété de dimensions
 La protection du produit transporté
 La grande fiabilité de fonctionnement
 Assurer deux points de contact au minimum
 Un bon guidage
 Un meilleur entrainement
--
D’après le tableau ci-dessus, on remarque que la forme de rouleaux
concave nous convient le mieux pour nos besoins.
✮ Voie rouleaux (Réception)✮
12.

13. Pour assurer le bon fonctionnement de notre système  choisir les
matériaux de nos composants mécaniques.
la matière des rouleaux
transporteurs
 Caoutchouc ?
Une couverture en caoutchouc, mais on ne donne pas cher de la vie du revêtement caoutchouc avec les angles vifs résultants de la coupe avec la
scie volante =>>> Durée de vie limitée
 L’acier ?
Il ne faut pas grand-chose pour que les rouleaux moteurs patinent et réduisent fortement (si pas annuler totalement) la vitesse de déplacement du
tube. (320 kg) =>>> Phénomène de patinage
Polyéthylène de masse molaire élevée; matériau unique qui offre l’élasticité de caoutchouc combiné avec
la ténacité et la durabilité de métal.
13.
✮ Voie rouleaux (Réception)✮

14. Pour assure le bon fonctionnement de notre système  choisir les matériaux
de nos composants mécaniques.
Dimensionnement des rouleaux
11.
✮ Voie rouleaux (Réception)✮

15. Transmission de puissance entre les
rouleaux
Faire l’entrainement des rouleaux par chaine pignon est souvent plus
simple, plus économique et plus efficace.
Les chaînes mécaniques réunissent une riche palette de qualités :
 Une grande souplesse d'utilisation,
 L’importance des puissances transmises
 Un rapport de transmission précis
 Un rendement excellent (de l'ordre de 98% pour les chaînes de transmission)
 Un faible coût de première installation
 La possibilité à fonctionner dans des conditions sévères de choc, température, environnement (humide, corrosif, …).
✮ Voie rouleaux (Réception)✮
15.
Poulie courroieChaînepignon
(Poulie courroie ou chaine pignon ? )

16.  Les tubes arrivent à une vitesse Vi sur des rouleaux qui tournent plus vite.
Calcul cinématique
16.
✮ Voie rouleaux (Réception)✮
 [0A] L0 : La distance entre la scie volante (au moment de coupe) et la réception
 [BD] : La longueur du tube
 [CD] : La distance où le tube va parcourir avec la nouvelle vitesse
 La vitesse de rotation des rouleaux motorisés (Vr) = ? (afin qu'ils soient capables de transporter les tubes vers le point E avant l’opération
de chargement sans que le tube arrivé n’atteint pas le précèdent )
On a R = 75 mm =75 . 10−3 m
𝛚 =
𝑽
𝑹
=
𝟐.𝟎𝟗
𝟕𝟓.𝟏𝟎 𝟑− = 27.86 rad/s
Donc la vitesse de rotation des rouleaux en tr/min est : Vr =
1000.60 𝑉
2𝜋. 𝑅
=
1000 . 60 . 2.09
2𝜋. 75
=268.86tr/min

17. Amortisseur de chocs
✮ Voie rouleaux (Réception) ✮
Sont des composants mécaniques conçus pour absorber les chocs et assourdir les bruits grâce aux composants absorbeurs d'onde.
 Augmente le taux de production
 Prolonge la durée de vie machine
 Réduit la maintenance et le bruit 17.

18. Mécanisme
En précédant de cette façon, tous les rouleaux sont entrainés à la même vitesse
 Un moteur entraine le premier rouleau.
 Sur chaque rouleau deux pignons à chaines.
 Un pignon pour recevoir le mouvement
 L’autre pour transmettre le mouvement au rouleau suivant
✮ Voie rouleaux (Réception)✮
18.

19. ✮ Voie rouleaux✮
Stopper une partie de l'entraînement des rouleaux?
=> Prévoir un débrayage de rouleau à l'endroit choisi
ça peut se faire simplement avec une clavette coulissante sur un pignon
d'entraînement
 Un espace (x8) pour :
 Garantir la facilité et la simplicité de
l’installation et la maintenance.
 Installer les chaînes de montées

20. ❝
Chargement
❞
20.
02.2

21. ✮ Chaines de montée, alignement & comptage ✮
Les chaines de montées
Dès que le senseur de présence détecte la présence d’un tube, Un moteur électrique entraine les chaines de montées pour déplacer le tube
sur un plan incliné alternativement une fois vers la gauche et une autre vers la droite (pour chaque fardeau).
2 senseurs de comptage

22. Chaines de montée, alignement &
comptage
✮ Chargement✮
Pour garantir l’alignement des tubes
avant l’opération de conditionnement
 Utiliser des rouleaux d’alignements
d’alignements
 Une butée plate située à l'extrémité
l'extrémité de la machine.
8 rouleaux
d’alignement
Butée

23. ❝
Conditionnement
❞
23.
02.3

24. Les palettes de
confectionnent
✮ Conditionnement✮
Après un certain nombre planifié et programmé de détections de tubes, les palettes de
confectionnent déplacent chaque niveau des tubes vers les consoles de paquets
 le mécanisme de palettes basé sur :
 le système pignon et crémaillère
(qui transforme le mouvement de rotation du pignon en un
mouvement de translation de la crémaillère)
 J’ai ajouté à ce système un autre sous-système
pour transformer le mouvement de translation de la crémaillère en
un mouvement de rotation angulaire articulé
Les niveaux de paquet

25. Les consoles
paquets
✮ Conditionnement✮
Supports porteurs des fardeaux des tubes qui assurent les formes géométriques demandées (carrée ou hexagonale) Fardeau
Forme hexagonale
Fardeau
Forme carrée
 Une console paquets est un système composé :
 Table de positionnement linéaires manuelles (avec une poignée du volant rabattable)
 Un indicateur de position
 Deux bras de fixation (gabarits mécaniques pour maintenir la forme souhaitée)
 Un élévateur à chaine (le transport vertical)
 Un système d’articulation d’angle pivot (deux vérins pneumatiques )
3 angles « α » ( 180° l’évacuation, 90° fardeaux carrée et 120 ° pour les fardeaux de formes hexagonales)
2 angles « β » ( 180° formes carrés/l’évacuation, et 120° degrés pour les fardeaux de formes hexagonales)
L’élévateur va descendre automatiquement d’un niveau à un autre.
La distance entre deux niveaux =
 Diamètre de tube en cours de production (dans le cas des tubes rondes)
 La hauteur de ce dernier (pour les tubes prismatiques)
25.

26. ❝
Chariot d’évacuation
❞
26.
02.4

27. ✮ Chariot d’évacuation✮
Pour transporter les paquet face à la machine de cerclage
Des rouleaux de manutention
latérale
Un système de guidage
sur rails profilés
Bloc galet motorisé
Bras de fixation mobile ( automatique )
Table guidage linéaire avec
indicateur de postions
27.
Bras de fixation mobile(manuelle)

29. ❝
cerclage
❞
29.
02.5
Pour éliminer les tâches répétitives, et améliorer la qualité, on a choisi d’automatiser l’opération du cerclage des fardeaux.

30. Applicatio
ns
Cercleuse automatique
 Dédiée spécialement au cerclage:
✮ Cerclage✮
 Les avantages sont:
 De produits aux volumes et
dimensions diverses
30.
Avantages
 Dans des ambiances salissantes
et corrosives
 Le cycle de cerclage est déclenché
automatiquement
 Le mécanisme est graissé à vie
 Compteur de cerclage
 Ecran de commande tactile
 Cercler des fardeaux de toutes
formes
Fardeau/paquet non cerclé Fardeau/paquet cerclé

32. ❝
STOCKAGE & evacuation
❞
32.
02.6

33. Mécanisme
 Ensemble des convoyeurs => transporter latéralement les paquets des fardeaux cerclés..
✮ Stockage & Évacuation ✮
33.
 Séparés par deux convoyeurs à deux lignes chacun, ces derniers pour rôle de changer la
direction des paquets vers les vérins hydrauliques.

34. Mécanisme
 Système à excentrique
(avec un capteur « position basse » pour garantir que le convoyeur est bien redescendu)
✮ Stockage & Évacuation ✮
34.
Système de soulèvement de convoyeur à deux
lignes
 Levage avec des vérins souples à simple effet
vérin souple à simple
effet
Système à excentrique
Arbre à came
2, Articulation des
pieds
 Des bagues et rondelles autolubrifiantes ou plastique

35. Mécanisme
 Un système de manipulation et de rotation permettant de changer l'orientation de paquets des tubes
pour évacuer le liquide lubrifiant
✮ Stockage & Évacuation ✮
35.
Evacuation d’eau ( liquide lubrifiant)

37. ❝
Conception assistée
par
ordinateur
❞
37.
03.
EMPILEUSE
SEMI-AUTOMATIQUE DE TUBES SOUDÉS EN ACIER
❝ La créativité, c'est l'intelligence qui s'amuse ❞

38. ❝
Automatisation
❞
38.
❝ La créativité, c'est l'intelligence qui s'amuse ❞
04.
EMPILEUSE
SEMI-AUTOMATIQUE DE TUBES SOUDÉS EN ACIER

39. ✮ Automatisation✮
Interface
Opérateur
39.
L’accès au système, aux données et aux
résultats du traitement est possible à l'aide
d'une interface graphique
1- Consulter la liste des recherches
déjà effectuées
Permet de faciliter le dialogue
machine/opérateur
(niveau d’étude pas important)
2- Choisir la forme et les dimensions
des tubes à produire
4- Modifier les paramètres de
cerclage
3- Choisir les paramètres
de conditionnements
Les afficheurs
6- Indiquer et afficher le nombre de tubes
qui sont déjà passés par l’indicateur de présence
7- Afficher les dimensions des tubes actuels
8- Afficher la date de production
Les boutons
1
2 43
5- Imprimer la page désignée
5
6
7
8

40. ✮ Automatisation✮
Les senseurs
40.
Chargement
Conditionnement
Chariot d’évacuation
Stockage
Réception
 Senseurs inductifs qui ne détectent que des objets métalliques, raisons de prudence et de sécurité
 Senseurs mécaniques à levier

41. ❝
Conclusion
&
Perspectives
❞
41
❝ La créativité, c'est l'intelligence qui s'amuse ❞
05.
EMPILEUSE
SEMI-AUTOMATIQUE DE TUBES SOUDÉS EN ACIER

42. ✮ Conclusion & Perspectives ✮
42.
Merci
pour votre
attention
J ’ espère que ce projet sera une source d
inspiration et un point d’appui afin de pouvoir
terminer la partie inachevée concernant l
électricité & l’automatisme, de ce fait la réalisation
pourra voir le jour .