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MACHINE A CORDER
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DOSSIER RESSOURCE
Le cordage d’une raquette de tennis ou de badminton nécessite de nombreuses manipulations
manuelles.
La partie automatisée de la machine permet d’assurer la réalisation précise de la tension de chaque
brin de corde.
L'ensemble présenté ici permet de réaliser cette fonction.
La figure ci-dessous met en évidence les éléments de la structure de la machine.
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Le berceau reçoit le cadre de la raquette sur lequel il est fixé efficacement.
L’extrémité de la corde est attachée sur le cadre puis glissée dans le mors de tirage.
L’opérateur met la machine sous tension électrique. Celle ci, asservie en effort, ajuste la valeur
de la tension, préréglée sur le pupitre de commande.
Des pinces maintiennent la corde pendant que l’opérateur la retire du mors, la glisse au travers
des œillets du cadre et retourne le berceau pour pouvoir la saisir à nouveau et la tendre.
Berceau
Mors de tirage
Pince
Pupitre
Qualités techniques
Cette machine, dont le principe remonte à plusieurs années, a subi des modifications successives
pour suivre l'évolution de la technologie et de la pratique du tennis : approche scientifique du
comportement des raquettes et maîtrise de la tension du cordage. Elle a atteint un niveau de
performances tel qu'elle est retenue comme machine à corder dans de nombreux tournois,
notamment à ROLAND GARROS. Elle est produite, avec différentes options, à plusieurs centaines
d'exemplaires par an, dont 85% à l'export.
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Qualités pédagogiques
•
système pluritechnologique (mécanique et électrique), original, moderne, d'origine industrielle,
motivant pour les élèves;
•
technologie alliant des éléments de très grande série (motoculteur à roue et vis sans fin à
courant continu VALEO) avec un mécanisme de tension spécifique produit en petite série
(conception modulaire assemblée, pièces usinées,...);
•
disponibilité des informations sur les modèles successifs produits depuis 10 ans environ
(quatre générations) permettant d'étudier l'évolution du produit et des solutions
technologiques.
Mécanisme de tension
Présentation
Les photographies et le schéma ci-dessous permettent de mettre en évidence le module de mise
en tension constitué principalement d'un moto réducteur et d'une transmission par chaîne . Elle
assure le déplacement du chariot portant le mors de tirage.
Le brin tendu de la chaîne est attaché à un poussoir ( P ) en appui sur le chariot par
l’intermédiaire d’un ressort calibré (R).
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Lors de l’opération de tension de la corde , le poussoir (P) de déplace vers la droite par rapport
au chariot en écrasant le ressort ( R ). Ce déplacement est mesuré par un potentiomètre linéaire
qui envoie un signal, image de la tension dans la corde , à la carte électronique. Celle ci gère alors
la commande du moteur nécessaire à la réalisation précise de la tension.
Tension
Capteur de position
Cmoteu
Chariot
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Chaîne
Motoréducteur
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Construction et caractéristiques
L’ensemble moto réducteur est fabriqué en grande série (moteur d’essuie glace) par VALEO
(moteur à courant continu : puissance 340 W, intensité nominale 15 A, 3A en utilisation courante ,
rapport de réduction 1/50).
Le reste de la machine est construit en petite série (mécanique de qualité).
Le châssis est principalement constitué d’un profilé rectangulaire central sur lequel se monte le
berceau et le mécanisme de tension.
Un carter en ABS thermoformé donne à l’ensemble une ligne esthétique et moderne .
Asservissement en effort
Le schéma bloc de la figure ci-dessous permet de mettre en évidence la structure asservie du
mécanisme de tension :
• comparateur;
• chaîne d’action;
• chaîne de retour.
La tension de consigne étant donnée, la carte de commande gère la tension du moteur et donc
son couple pour ajuster la valeur effective de la tension de cordage.
Le retour d’information est réalisé par un potentiomètre linéaire et un ressort calibré,
l’ensemble constituant un capteur d’effort.
Tension de
consigne
U mot
Carte de
commande
Tension
mesurée
C mot
Moteur
Capteur
position
Réducteur
Chaine
Chariot - Corde
Tension
Ressort
k
Capteur d'effort
Berceau
Le berceau permet d'immobiliser le cadre de la raquette. Pour s'adapter aux différentes
dimensions de raquettes, il est équipé :
• de deux éléments en liaison glissière sur deux colonnes pour effectuer un préréglage
fonction de la dimension longitudinale de la raquette ;
• d'un mécanisme de serrage à mobilité multiple qui réalise la fixation de la raquette.
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L'ensemble est mobile en rotation pour permettre le cordage alternativement des montants (sens
longitudinal) et des travers (sens transversal). Deux pinces assurent le maintien en tension de la
corde pendant le retournement du berceau.
Le pincement est réalisé par un mécanisme à genouillère et l'immobilisation de la pince sur le
berceau se fait par un double arc-boutement.
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Sur les modèles haut de gamme, des pinces évoluées permettent d’assurer simultanément le
pincement de la corde et leur blocage sur le berceau.
Ces pinces sont par ailleurs disponibles dans une valisette (trois modèles différents) avec laquelle
sont proposées des manipulations relatives à leur fonctionnement et leur évolution.
Pince
évoluée
Pince à
arcboutement
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Station de mesure
La station de mesure est constituée de la machine autonome à laquelle est ajoutée une
instrumentation :
•
un potentiomètre rotatif lié à la roue à chaîne permet d’en mesurer le déplacement et d’en
déduire la vitesse correspondante.
•
un capteur d'effort permet de mesurer la tension effectivement réalisée dans la corde et de
comparer sa valeur réelle à la consigne donnée par l'opérateur.
•
un accès aux grandeurs électriques (tension et intensité moteur) est aussi permis à partir de
points d'entrées pour oscilloscope, multimètre, table traçante,...
La mesure des différents paramètres (tension et intensité moteur, efforts de tension ,
déplacement de la roue à chaîne) est traitée à l’aide d’une carte électronique .
Les résultats de la mesure sont ensuite analysés et affichés grâce à un logiciel .
Modèles relatifs au système de tension
Corde
Capteur d’effort (T)
Potentiomètre linéaire (λ)
Chariot
Potentiomètre rotatif
(φ)
Moto-réducteur
μ
λ
Poussoir
φ
(U, I)
θ
Ressort
Bâti
Modèle simplifié
F
Cordage c
k
x
Pignon d
Cm
Chariot f
Chaîne e
Bâti
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ω(t)
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Le pupitre
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les touches ‘0,1,2,3,4,5,6,7,8,9’ permettent
d’entrer une tension de consigne à appliquer à la
corde
la touche ‘L’ permet de changer l’unité ( Kgf ou
Lbs )
la touche ‘T’ permet de changer la valeur
la touche ‘+’ permet d’ajouter une tension en
cours de cordage
la touche ‘-’ permet de soustraire une tension en
cours de cordage
la touche ‘V’ permet de changer la vitesse de déplacement du chariot
La centrale de mesure
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-
-
bornes ‘moteur’ permettent d’effectuer
des mesures de tension et de courant sur
le moteur
bornes d’alimentation ‘+’ et ‘Masse’
bornes Effort + et Effort – sont les
sorties du capteur de force
bornes ‘Déplacement’ informations en
tension représentant la position du chariot
et l’écrasement du ressort
bornes de début et de fin de course
permettent de connaître l’état des contacts
le bouton départ permet de lancer l’acquisition des informations venant des différents
capteurs
la led rouge indique que la centrale est alimentée
Prise en main de la machine à corder
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Alimentez la machine.
Affichez un effort de traction supérieur à 4 Kg en utilisant les touches numériques
La touche T permet d'effacer l'affichage pour modification.
Sans avoir mis de corde appuyez sur le bouton noir au-dessus du clavier
Constatez le déplacement du chariot de sa position avant à sa position arrière et son retour en
position avant
Si le chariot ne se déplace pas vérifiez que :
- Vous avez affiché un effort de traction supérieure à 4 Kg
- La centrale de mesure est bien raccordée
- Les 2 cavaliers des bornes moteurs sur la centrale de mesure sont en place
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Accrochez une corde et appuyez de nouveau sur le bouton noir au-dessus du clavier
Constatez que le chariot se déplace et maintien la corde sous tension
Un deuxième appui sur le bouton noir ramène le chariot en position avant.
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Effectuer des mesures, visualisation des résultats.
Le détail du fonctionnement du logiciel est expliqué dans le document annexe : Documentation du
logiciel.
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En résumé :
Lancez le logiciel de mesure en exécutant SP55.exe (Double clic sur l’icône sur le bureau)
Lancez une campagne de mesure en cliquant sur "mesure"
Demandez un départ de mesure en cliquant sur "initial"
Appuyez quelques secondes sur le bouton poussoir départ de la centrale de mesure
Relâchez l’appui sur le bouton poussoir ; le décompte de temps sur le PC doit commencer
Pendant 10 secondes la centrale va enregistrer les valeurs des paramètres mesurés
Automatiquement après ces 10 secondes la centrale va envoyer ces valeurs au PC
A la fin de l'envoi vous pouvez enregistrer, effacer, relancer, visualiser ces mesures.
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Annexe 1 : CAHIER DES CHARGES FONCTIONNEL
Enoncé du besoin :
Pour que les joueurs de tennis ou de badminton puissent atteindre leur meilleur niveau, il
est indispensable que leurs raquettes soient cordées à leur convenance avec des
tensions reproductibles.
Fonction globale : Corder une raquette (avec une bonne fidélité)
Nom
F1
Fonction
Fixer la raquette
Critère
Déformation
du berceau
F3
Acquérir la consigne de
tension
Fixer la corde sur le mors
Valeur
Déformation longitudinale maxi
du cadre de raquette:
5 mm pour une tension de 250
N sur 16 cordes
Tous les 10 N
F2
Glissement
F4
Tendre la corde
Tension
F5
Maintenir la tension
Glissement
F6
F7
Orienter la raquette
S’adapter à différents
types de raquette
Rotation
Dimensions
raquettes
F8
F9
Modifier l’énergie
Etre esthétique
Puissance
Serrage sans écrasement
permanent de la corde (essais)
50 N < T < 400 N
± 1 % (Fidélité)
Serrage sans écrasement
permanent de la corde (essais)
360 °
Dimension intérieure
longitudinale du cadre :
395 mm Maxi
220 W
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