Tête de perforation
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Elle constitue le coeur du système, et de la qualité de sa réalisation dépendront grandement les performances et la fiabilité de la machine.

On décrira d'abord le mécanisme, ensuite le procédé de fabrication de la matrice, puis la structure qui soutient et enveloppe tout ça, et enfin les différents capteurs. Je dirai aussi un mot du refroidissement, avant de présenter des photos de la tête terminée.

Le diagramme ci-après montre le principe de cette tête

Tete.gif (35130 octets)

Le mécanisme

La base de cette tête est un groupe moto réducteur de visseuse. Le modèle choisit fonctionne en 12 volts, et l'on ne prélèvera que le moteur et son train épicycloïdal. Pour information, le mandrin de la visseuse est fixé au moyen d'une vis, pas à gauche au fond du mandrin, et le mandrin lui-même est vissé, pas à droite sur la broche de sortie du réducteur... ça vous évitera de chercher autant que moi! Le filetage de l'extrémité de la broche est supprimé... au tour (ça commence bien!).

Excentrique.jpg (32408 octets)  Moteur_tete_debut.jpg (17364 octets)

Une pièce spécifique est montée en sortie du réducteur. Cette pièce comporte un axe excentré portant un roulement à bille de rollers (alésage 8, diamètre extérieur 22). Des trous de 3 mm disposés à la périphérie de cette pièce (voir photos suivantes) permettent de faire tourner le moteur manuellement, à l'aide d'une queue de forêt par exemple, et de remonter le poinçon lors d'un éventuel bourrage. La course totale de l'excentrique est de 12 mm (décentrage des axes de 6 mm donc). Cette pièce se réalise assez facilement au tour (promis, j'arrête), mais peut être également constituée d'un rondin sur lequel on vient rapporter un axe portant le roulement. Dans ce cas, une perceuse suffit, et même si ça ne tourne pas vraiment rond, ben c'est pas grave, c'est précisément ce qu'on cherche ;o) (ouf!)

Piece_U.jpg (8880 octets)   mecanisme_poincon.jpg (19937 octets)   Glissiere_otee.jpg (76252 octets)

Le moteur est fixé à l'arrière d'une pièce en forme de U. A l'avant de cette pièce, une plaque en acier de 4 mm coulisse entre des glissières faites de barres de laiton de 7x7. Cette plaque porte le poinçon à l'avant, de coulisses horizontales (du même laiton) espacées de 22 mm à l'arrière, ainsi qu'une tige commandant la bascule de commande d'arrêt du moteur. Le démontage s'effectue en ôtant la partie avant des glissières, qui comportent également un système de rattrapage de jeu.

Cette partie de la tête est des plus délicate à fabriquer et a requit de nombreuses heures d'ajustage. Le fonctionnement doit être doux, sans jeux et sans point dur!

Avant_poincon.jpg (14209 octets)   Tete_demontee.jpg (28806 octets)   Glissiere_avant.jpg (19266 octets)

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La Matrice

Une pièce pas facile à réaliser non plus... Le support est constituée de l'assemblage de plaques d'aluminium de 4 mm collées à l'époxy et rivetées, de manière à ménager des rainures en forme de croix. La matrice proprement dite est constituée de 4 pièces en acier provenant d'une lime, détrempée pour l'usinage (meule + lime!) et retrempées ensuite. 

Ma "méthode" de détrempe est de faire chauffer la lime dans un feu de cheminée toute une soirée, et de la laisser refroidir tranquillement avec le feu qui s'éteint. Le lendemain matin on peut commencer à bosser. Le truc reste quand même dur hein, faut pas croire! Mais ça se coupe à la scie à métaux, et c'est la lime qu'on tient dans la main qui bouffe l'autre, c'est bien ce qu'on veut non? ;o) Pour la retrempe, on chauffe au rouge cerise avec un chalumeau. Et plouf... dans l'eau! Oui je sais c'est sans doute pas très académique, mais ce n'est pas le première fois que je fais ça et ça donne à peu près ce que je veux.

Matrice.jpg (9881 octets)    Matrice_cote.jpg (4913 octets)    Matrice_poincon.jpg (17831 octets)

Le dessous m'a fait me faire quelques noeuds au cerveau, car il faut prévoir la fixation, et penser à un système pour ne pas perdre les écrous de blocage lors du changements des éléments. Ah! si j'avais une fraiseuse...

Matrice_dessous.jpg (6993 octets)

Pour être honnête quand même, les pièces en acier de la matrice ont été ajustées d'équerre et "rectifiées" au tour (encore! Pourtant t'avais dit?...). Pièces sur le porte-outil, une meule fine dans le mandrin et vitesse maximale.

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La structure

La structure générale de cette tête est en quelque sorte un coffre, constitué d'un sandwich de plaques de tôle d'aluminium d'une épaisseur de 3 mm et de 50 mm de large coincées entre les 2 côtés en forme de C, tirés du même matériau. L'assemblage se fait avec de la tige filetée de 3 qui maintient les éléments plaqués les uns contre la autres. Les dimensions sont tout de même assez imposantes: la profondeur du col est de 250 mm, longueur totale 350 mm. La masse totale est tout de même de 3 kg.

Tete_debut.jpg (21496 octets)   Coffre_tete.jpg (29031 octets)  Presseur_carton.jpg (12524 octets)

La tête presque terminée, l'intérieur, et le déchaussoir réglable

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Capteurs et switches

La tête comporte un levier qui suit les mouvements du poinçon. Ce levier a un double rôle:
actionner un interrupteur commandant l'arrêt et le freinage électrique du moteur
rendre compte de la position du poinçon au logiciel de commande par le masquage/démasquage de 2 interrupteurs optiques.

Capteur1.jpg (37848 octets)    capteur3.jpg (23220 octets)

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Refroidissement

Eh oui, ça chauffe! Le moteur se prend des pointes de courant d'une dizaine d'ampères plusieurs fois par seconde, et passe son temps à démarrer et à s'arrêter. Le petit ventilateur interne est sans doute suffisant en service continu, mais n'est d'aucune utilité dans ce cas particulier d'utilisation. Si l'on ne fait rien, le moteur devient très chaud, et il y a tout à craindre pour sa pérennité. 

Moteur_poincon_refroidir.JPG (30354 octets)

Des pièces en aluminium massif, tirées d'un barreau de 12x12, et épousant la forme du moteur ont été disposées de chaque côté avec interposition d'une graisse thermique. Elles constituent un pont qui favorise l'évacuation des calories du moteur vers l'excellent radiateur que constitue le coffre de la tête. Résultat: même après une heure ou deux de fonctionnement, le moteur est seulement tiède... Gagné! ;o)

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Finitions

Quand la tête est terminé et que l'on est bien sûr que ça marche comme on veut, on démonte toute la partie coffre, on dégraisse au trichlo, et on remonte en mettant de l'époxy sur toutes les faces en contact. Lorsque la colle est prise, la rigidité est excellente dans toutes les directions. La seule pièce non collée est la plaque du dessus. 

Et puis, au passage on fait plein de photos, et... on les met sur une  page web pour le copains! :o)

Tete_finie_tout_g.JPG (55558 octets)    Tete_finie_tout_d.JPG (16551 octets)

Tete_finie_avg.JPG (36614 octets)    Tete_finie_avr.JPG (37865 octets)

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Comment se déplace la tête.