Exercice — table élévatrice à vis, dans l’esprit des sessions 2017–2025
Table élévatrice à ciseaux d’un poste de palettisation. La table monte et descend sur un ciseau dont le pied est poussé ou tiré horizontalement par une vis de manœuvre, entraînée par le moteur Mt à travers un réducteur à engrenages. En cas de coupure de courant, l’opérateur débraye le réducteur avec le levier (22), puis fait monter la table à la main par une manivelle de secours montée en bout de l’arbre (12).
Extrait de la nomenclature — 1 : carter (bâti) ; 3 : arbre moteur ; 4 : accouplement élastique ; 5 : pignon arbré ; 6 : roulements à billes (×2) ; 9 : roue dentée à dents frontales ; 10 : bague en bronze ; 11, 13 : roulements à billes ; 12 : arbre cannelé ; 14 : vis de manœuvre ; 15 : goupille ; 16 : écrou ; 17 : tige ; 18 : fourreau ; 19 : clavette de guidage ; 20 : crabot ; 21 : ressort ; 22 : levier de débrayage ; 23 : écrou à encoches ; 24 : rondelle frein ; 25 : vis CHC (×3) ; 26 : anneau élastique ; T : chape d’articulation du ciseau.
Ce que montre le dessin d’ensemble (tous les axes sont horizontaux et parallèles) :
- le moteur Mt est fixé sur le carter (1) ; son arbre (3) entraîne le pignon arbré (5) par l’accouplement élastique (4) ;
- le pignon arbré (5) tourne dans les deux roulements (6) logés dans le carter ; il engrène avec la roue (9), à denture droite ;
- la roue (9) tourne sur l’arbre (12) par l’intermédiaire de la bague en bronze (10) emmanchée dans son alésage ; un épaulement de l’arbre et l’anneau élastique (26) l’arrêtent en translation ; sa face gauche porte des dents frontales ;
- le crabot (20) coulisse sur la partie cannelée de l’arbre (12) ; le ressort (21) le pousse vers la roue et ses dents s’engagent dans celles de la roue (9) : c’est la position embrayée ; le levier (22) recule le crabot et libère la roue : position débrayée ;
- l’arbre (12) est guidé dans le carter par les roulements (11) et (13) ; l’écrou à encoches (23) et sa rondelle frein (24) arrêtent la bague intérieure du roulement (13) ;
- la vis de manœuvre (14) est fixée en bout de l’arbre (12) par la goupille (15) ; son filet trapézoïdal est engagé dans le taraudage de l’écrou (16) ;
- l’écrou (16) est fixé dans la tige (17) par les trois vis (25) ; la tige porte à son extrémité la chape (T), où s’articulent les bras du ciseau qui soulèvent la table ;
- la tige (17) coulisse dans le fourreau (18), vissé sur le carter ; la clavette de guidage (19), fixée dans le fourreau, glisse dans une rainure de la tige et l’empêche de tourner.
Classes d’équivalence (le moteur et l’accouplement sont mis à part ; le crabot (20) est étudié avec la liaison L2) : A = {1, 18, 19, bagues extérieures de 6, 11 et 13} ; B = {5, bagues intérieures de 6} ; C = {9, 10} ; D = {12, 14, 15, 23, 24, 26, bagues intérieures de 11 et 13} ; E = {16, 17, 25, T}.
- Lecture du dessin d’ensemble.
- Pour chacune des paires de classes B/A, D/A, E/D et E/A, relever l’organe ou les surfaces qui réalisent la liaison.
- Nommer chacune de ces quatre liaisons (pivot, glissière, hélicoïdale ou encastrement) et la justifier en une phrase par l’organe relevé.
- Schéma cinématique (figure 1, position embrayée).
- Indiquer, pour chacun des cercles L1 à L5, le symbole normalisé à y dessiner, les deux classes qu’il relie et son orientation.
- Quel symbole faut-il placer dans le cadre (4) ? Que permet cet organe, que ne permettrait pas un manchon rigide ?
- Position débrayée.
- En position embrayée, quelle est la liaison L2 entre la roue (9) et l’arbre (12) ? Quel organe la réalise ?
- Dans la position « débrayée », quelle sera la liaison L2 ? Justifier.
- Dans quelle position le réducteur doit-il se trouver pour monter la table à la manivelle ? Pourquoi ?
- Compléter le graphe des liaisons entre les classes A, B, C, D et E en position embrayée : nommer la liaison portée par chaque arête.
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche
1.a Idée : entre deux classes, chercher l’organe qui travaille — roulements, filetage, rainure ou cannelures — avant de penser au nom de la liaison.
| Paire | Organe ou surfaces relevés sur le dessin d’ensemble |
|---|---|
| B/A | les deux roulements à billes (6) entre le pignon arbré (5) et le carter (1) |
| D/A | les roulements (11) et (13) ; arrêt axial par l’écrou à encoches (23) et la rondelle frein (24) |
| E/D | le filet trapézoïdal de la vis (14) engagé dans le taraudage de l’écrou (16) |
| E/A | la clavette de guidage (19) du fourreau, qui glisse dans la rainure de la tige (17) |
1.b
- B/A : liaison pivot d’axe horizontal — les deux roulements (6) ne laissent au pignon que la rotation autour de son axe.
- D/A : liaison pivot — les roulements (11) et (13) guident l’arbre en rotation ; l’écrou à encoches (23) supprime la translation.
- E/D : liaison hélicoïdale — dans le système vis-écrou, rotation et translation sont liées : un tour de la vis fait avancer l’écrou d’un pas.
- E/A : liaison glissière — la clavette (19) interdit la rotation de la tige, qui ne peut plus que coulisser dans le fourreau (18).
2.a Idée : le symbole se dessine couché sur l’axe de la liaison ; ici tous les axes sont horizontaux.
| Cercle | Classes | Symbole à dessiner | Orientation |
|---|---|---|---|
| L1 | B/A | pivot : rectangle traversé par l’arbre, un petit trait sur l’arbre de chaque côté, rectangle relié au bâti | axe horizontal |
| L2 | C/D | encastrement : la roue (9) liée à l’arbre par deux petits triangles noirs | — |
| L3 | D/A | pivot, rectangle relié au bâti | axe horizontal |
| L4 | E/D | hélicoïdale : rectangle traversé par la vis et barré de traits obliques, lié à la tige | axe horizontal |
| L5 | E/A | glissière : la tige, de section rectangulaire, traverse un rectangle relié au bâti | direction horizontale |
2.b Le cadre (4) reçoit le symbole de l’accouplement élastique : deux plateaux reliés par un élément élastique, figuré par un trait en zigzag. Il transmet la rotation de l’arbre moteur (3) au pignon arbré (5) en tolérant de petits défauts d’alignement — radial, angulaire, axial — et en amortissant les à-coups du démarrage ; un manchon rigide exigerait deux arbres parfaitement coaxiaux.
3.a Idée : en position embrayée, les dents du crabot interdisent toute rotation de la roue par rapport à l’arbre. L2 est un encastrement : la roue (9) entraîne le crabot (20) par ses dents frontales, et le crabot entraîne l’arbre (12) par les cannelures.
3.b Le levier (22) a reculé le crabot : la roue (9) n’est plus liée à l’arbre que par la bague (10), l’épaulement et l’anneau élastique (26). Elle peut tourner autour de l’arbre sans se déplacer axialement : L2 devient une liaison pivot.
3.c En position débrayée. Embrayée, la manivelle devrait entraîner, à travers tout le réducteur, la roue (9), le pignon (5) et le rotor du moteur ; débrayée, elle ne fait tourner que l’arbre (12) et la vis (14).
4. Idée : une arête par liaison ; l’engrènement figure dans le graphe comme une liaison linéaire rectiligne entre les dentures.
- A–B : pivot ;
- B–C : linéaire rectiligne (engrènement du pignon 5 avec la roue 9) ;
- C–D : encastrement (L2, position embrayée) ;
- D–A : pivot ;
- D–E : hélicoïdale ;
- E–A : glissière.
Avec 5 classes et 6 liaisons, le graphe se referme deux fois : par la boucle A–B–C–D (le réducteur) et par la boucle A–D–E (la vis et son guidage).